COMPONENTES INTRODUCCIÓN A LOS COMPONENTES TECNOLOGÍA Y FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN por función DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL Definición CLASIFICACIÓN FUNCIONAL de componente 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) Componente electrónico. El término componente también se emplea para definir un conjunto funcional dentro del sistema. Es un elemento indivisible. Tecnología y Fundam. de Electrónica Según el tipo de función que desempeñan en los circuitos electrónicos: Los IMPERFECCIONES ADD ADD Componentes pasivos DEFINICIÓN CLASIFICACIÓNES Por Función Por Análisis Por montaje COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES Componentes activos PROPIEDADES 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. > > Integran gran cantidad de transistores Microprocesadores, memorias, procesadores de señal, etc. Componentes activos integrados Transductores CLASIFICACIÓN FUNCIONAL 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, 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 está conectado Capaces de transforma una energía en otra de diferente tipo: Ej: motores, altavoces, micrófonos, detectores, …. Elementos de conmutación e interrupción Elementos de conexión Conmutadores, interruptores y relés Cables de conexión, circuitos impresos, conectores, zócalos…. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CLASIFICACIÓN por análisis DEFINICIÓN CLASIFICACIÓNES Por Función Por Análisis Por montaje PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Para el análisis de los circuitos eléctricos en los que son 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 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. Clasificación componentes por montaje DEFINICIÓN CLASIFICACIÓNES Por Función Por Análisis Por montaje PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Matriz de condensadores para SMT Resistores para montaje superficial (Chip) Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD PROPIEDADES DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL PROPIEDADES PASIVOS Cada componente posee unas propiedades eléctricas y 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 Propiedades comunes de los componentes pasivos: Valor nominal DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN 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 componente. 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. PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES Forma de realizar la conexión eléctrica Características eléctricas típicas y máximas de empleo. Condiciones ambientales extremas Fiabilidad: tiempo medio hasta el fallo… Tecnología y Fundam. de Electrónica Series, valores normalizados CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD PROPIEDADES: Valores normalizados PROPIEDADES: Valores normalizados DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES 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 (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. COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES 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: serie 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. 20 E12 10 E24 5 E48 2 E96 E192 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. 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. CLASIFICACIÓN PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL Series de resistencias normalizadas y comercializadas mas habituales para potencias pequeñas.. E6 IMPERFECCIONES 1.0 E12 tolerancia (%) E6 DEFINICIÓN E24 1.0 1.5 1.2 CLASIFICACIÓN FUNCIONAL 1 1.0 1.1 . 2 1.3 1 0,5 PROPIEDADES 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.6 5.1 5.6 6.8 6.2 6.8 8.2 7.5 8.2 9.1 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 Valores de las resistencias en E12 10% ,K ,M E24 5% E48 2% Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD IEC = Comisión eléctrica Internacional Características comunes de los componentes pasivos: Potencia Nominal Determina la aptitud para mostrar una misma lectura de los parámetros del componente (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. DEFINICIÓN 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. Disipación potencia en componentes CLASIFICACIÓN PROPIEDADES Variación relativa del valor N del componente con la temperatura. COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL CLASIFICACIÓN FUNCIONAL 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… .) TC TA PRTH RTH resistencia térmica Coeficiente de tensión 6.8 4.7 1.15 COMPONENTES REAL/IDEAL 2.2 3.9 1.10 Coeficiente de temperatura 2.0 4.7 3.3 PROPIEDADES PASIVOS Características comunes de los componentes pasivos: Estabilidad CLASIFICACIÓN 1.8 2.7 1.05 PROPIEDADES PASIVOS 1.6 3.3 2.2 1.0 Tolerancias de las series : E6 20% ADD DEFINICIÓN 1.8 E48 Tecnología y Fundam. de Electrónica 2.2 1.5 1.5 Hay otras series como las E96, E192 para usos mas especiales. TC Temperatura componente Expresa la variación relativa del valor N del componente con la tensión eléctrica aplicada entre sus bornas Tecnología y Fundam. de Electrónica TA Temperatura ambiente Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD PROPIEDADES PASIVOS COMPONENTES PASIVOS IDEALES Características comunes de los componentes pasivos: Tensión máxima de trabajo DEFINICIÓN Vmax, mayor tensión eléctrica que puede aplicarse al componente sin que se sobrepase la potencia nominal ni la tensión de ruptura. CLASIFICACIÓN PROPIEDADES Influencia COMPONENTES REAL/IDEAL de la frecuencia Característica que garantiza el buen funcionamiento del componente en una aplicación determinada y durante un 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 CLASIFICACIÓN Los fenómenos electromagnéticos básicos empleados en los circuitos eléctricos son tres: 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 separados por una pequeña distancia. Efecto inductivo: Producido por la influencia de los campos magnéticos. PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL Fiabilidad IMPERFECCIONES DEFINICIÓN IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Tecnología y Fundam. de Electrónica COMPONENTES REALES UNA PRIMERA APROXIMACIÓN DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL 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 como una asociación de una resistencia y una bobina ideal en Modelo resistor de hilo bobinando 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 IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL ADD Imperfecciones en componentes electrónicos pasivos RESISTENCIA 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. 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. DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES Modelo condensador CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Bobina núcleo aire Tecnología y Fundam. de Electrónica 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 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. 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). Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD dV dt VL L Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD i C ADD diL dt CLASIFICACIÓN FUNCIONAL: pasivos Tipo de componente Propiedad característica DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Componentes DEFINICIÓN Resistores: Resistencia Condensadores: Capacidad Inductores: Autoinducción Transformadores: Relación de transformación Relés: Conmutación de circuitos físicos. Resonadores: Frecuencia de resonancia 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 PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL RESISTENCIAS IMPERFECCIONES Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Componentes Componentes DEFINICIÓN DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL COMPONENTES REAL/IDEAL CONDENSADORES IMPERFECCIONES IMPERFECCIONES INDUCTORES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Componentes CLASIFICACIÓN FUNCIONAL: activos DEFINICIÓN DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN PROPIEDADES PROPIEDADES COMPONENTES REAL/IDEAL COMPONENTES REAL/IDEAL IMPERFECCIONES IMPERFECCIONES CLASIFICACIÓN FUNCIONAL CLASIFICACIÓN FUNCIONAL Activos Semiconductores Tecnología y Fundam. de Electrónica Discretos > > > > > > Diodos BJT JFET MOST LED Dlaser,etc Integrados > Lineales » A.O. » Amplificadores » Reguladores de V, etc.. > Digitales » Lógica MSI » Subsistemas » Memorias » Microprocesadores,etc Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD INTRODUCCIÓN Existen dos tipos de resistencia: la estática y la dinámica. INTRODUCCIÓN COMPONENTES: RESISTENCIAS CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN INTRODUCCIÓN RESISTORES LINEALES Tecnología y Fundam. de Electrónica PROCESOS DE FABRICACIÓN Para pequeños incrementos: RESISTOR VARIABLE RESISTOR NO LINEAL Tecnología y Fundam. de Electrónica 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. ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica CARACTERÍSTICAS INTRODUCCIÓN La propiedad resistiva de un resistor depende de las características del material (resistividad) y de la geometría (l/S) Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad Si ρ=cte, puede aumentarse el valor óhmico disminuyendo la sección de conducción o aumentando la longitud del elemento resistivo. CRITERIOS DE SELECCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN ADD CARACTERÍSTICAS Tecnología y Fundam. de Electrónica Componentes o elementos constitutivos. INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS ADD CARACTERÍSTICAS Resistencia – Resistividad – Resistencia de hoja. 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: Marcado. Elemento resistivo Cuerpo del resistor Contactos Encapsulado y protección 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. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CARACTERÍSTICAS INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Características: Disipación de potencia 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 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) 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 V2 P I V I2 R R Pmax INTRODUCCIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad Factor disipación CRITERIOS DE SELECCIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Pdis Cth Pdis Cth Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad Expresión lineal válida para la mayor parte de los materiales y para T no muy grandes. CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN 0 1 T Tecnología y Fundam. de Electrónica dte 1 (te Tamb ) dt Rth ADD CARACTERÍSTICAS térmico: En la máxima variación de la resistencia en función de la temperatura expresada en %/ 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 resistencia en función de la temperatura. CRITERIOS DE SELECCIÓN mW ºC º C y Fundam. de Electrónica Tecnología Rth Resistencia térmica mW ADD Coeficiente CARACTERÍSTICAS dte (te Tamb ) dt constante de disipación CARACTERÍSTICAS INTRODUCCIÓN Resistencia térmica en ºC/W Constante de disipación mW/ºC) OJO Rth normalizar CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN Unidades -> Watios (W) Tmax Tamb R PROCESOS DE FABRICACIÓN ADD 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 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. RCRITICA VN2 PN Valor de R es tal que al aplicar entre sus terminales la tensión límite el componente disipa la potencia máxima permitida. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CARACTERÍSTICAS INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS 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. CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad 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. CRITERIOS DE SELECCIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN 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. CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica 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 millón por voltios (ppm/v ). Esta cantidad es independiente del efecto del auto calentamiento (self - heating). Su medición es dificultosa. COEFICIENTE DE TENSIÓN (): 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 . R2 R1 1 V CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN INTRODUCCIÓN Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, frecuencia de trabajo Humedad, Estabilidad PROCESOS DE FABRICACIÓN 2 P I V V V P R VMAX PMAX R 2.- Tensión nominal: R 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: CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN Los resistores de carbón son más sensibles a la tensión que los demás resistores. 1.- Potencia máxima aplicable: 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. INTRODUCCIÓN ADD ADD Ruido CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Ejemplo: R=10K, PMAX=1W => VMAX=100V Tecnología y Fundam. de Electrónica R1 V CARACTERÍSTICAS 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. CARACTERÍSTICAS R2 R1voltio1 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CARACTERÍSTICAS 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. 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 Electrónica ADD CARACTERÍSTICAS Características: Ruido Ruido: Es una tensión fluctuante no deseada generada en el interior del resistor . Se distinguen 2 tipos: INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad 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 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. » » » » » CRITERIOS DE SELECCIÓN 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. CLASIFICACIÓN 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 La corriente de ruido para un rango de frecuencias f1 a f2 esta dado por la tensión eficaz igual a: PROCESOS DE FABRICACIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica 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 (hot spot ) especificado por el fabricante. La unidad es en m V por volt o en db, donde 0db = 1 V. V V ruido dB 0 dB => 1 V/V 20 log Indice _ ruido V señal V Frecuencia de trabajo: Es la máxima frecuencia a la cual se puede trabajar al resistor, 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características: 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. 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. Características: alta frecuencia INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad Z = (Rs+Ls) // Cp |Z| ideal INTRODUCCIÓN Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN Ls, Cp => Parámetros parásitos. Valores muy pequeños (nH, pF). Dependen de los materiales de fabricación. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD R CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN ADD PROCESOS DE FABRICACIÓN f |Z| real Altas frecuencias Mayor influencia de C R Bajas frecuencias Mayor influencia de L w L f. resonancia (XL = XC) 1 w wC Tecnología y Fundam. de Electrónica f 1 1 f L C 2 L C ADD Características: alta frecuencia Características: alta frecuencia INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características: alta frecuencia INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN Efecto Skin. Señales de alta frecuencia no penetran muy bien en materiales conductores. La resistencia asociada a un elemento conductor a alta frecuencia es superior a su resistencia DC. La corriente fluye en una fina capa cerca de la superficie del conductor. Se suele dar en los resistores de película metálica. 1 f . 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), conductividad del material (S) CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN ADD Humedad. Posee dos efectos: INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Sobre la superficie-> fuga de corriente, con lo que la resistencia aparente disminuye. 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 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 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CARACTERÍSTICAS Efecto termopar INTRODUCCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN cambio en la temperatura en la unión de dos metales distintos Estabilidad CARACTERÍSTICAS Cuantitativamente la estabilidad se mide por la deriva Destacamos: Resistividad Elementos Marcado Valores Normalizados Rn, Tolerancia, Vn, In Tn, Pn Coeficiente térmico, Rcritica Máxima temperatura Coeficiente de tensión Máxime tensión de trabajo Ruido, Frecuencia trabajo Humedad, Estabilidad CRITERIOS DE SELECCIÓN Deriva R 100 % R INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS 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 cambios en la resistencia. Los criterios de selección del tipo de resistor a utilizar para un fin determinado son: CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN 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 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. CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica CLASIFICACIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN Según su aplicación CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Power (fuentes de alimentación) Precisión (radar) Bajo valor óhmico (sensibles corriente) Alto valor óhmico Bajo ruido (comunicaciones) Pequeñas (portabilidad)… Según montaje en el circuito Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es 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.). Inserción Montaje superficial Por la fabricación Bobinados Película conductora Composición las resistencias lineales fijas podemos hacer una clasificación según su fabricación: aglomerados Composición de carbón película de carbón Hilo descubierto Vitrificadas Cementadas Bobinadas Esmaltadas Metálicas Aisladas De hilo oxidado Película fina Película metálica Óxido metálico CERMET Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CLASIFICACIÓN: Grupos de resistencias Se pueden dividir Dentro de Según su tipo: Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN en tres grupos: Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es 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.). Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PROCESOS 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 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 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 CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CRITERIOS DE SELECCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS RESISTORES FIJOS LINEALES CRITERIOS DE SELECCIÓN RESISTOR VARIABLE CLASIFICACIÓN RESISTOR NO LINEAL ADD RESISTENCIAS FIJAS LINEALES PROCESOS DE FABRICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CLASIFICACIÓN DE RESISTENCIAS LINEALES FIJAS INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA resistores cuyo valor de resistencia esta fijado por el fabricante y no puede ser variado por el usuario. aglomerados Composición de carbón Una clasificación: película de carbón Son aquellos Hilo descubierto Vitrificadas Cementadas Bobinadas Esmaltadas Metálicas Aisladas De hilo oxidado Película fina Película metálicaÓxido metálico CERMET RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD INTRODUCCIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO CARACT. Y APLICACIÓN TABLAS Ver tabla adjunta RESISTORES DE PELÍCULA RESISTENCIAS RESISTOR DE PELÍCULA 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) OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN El elemento resistivo está compuesto por mezclas de carbono y aislantes. 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) RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN DE PELÍCULA DE CARBÓN Fabricación basada en el deposito de la composición resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos. Como características más importantes: Elevado coeficiente de temperatura. las sobrecargas. Ruido y coeficiente de tensión prácticamente nulos. Mayor precisión y menores derivas que las aglomeradas o de composición Soportan mal CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES IDENTIFICACIÓN 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, ...). Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD TABLAS 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) Tecnología y Fundam. de Electrónica RESISTOR DE PELÍCULA: tipos RESISTOR DE PELÍCULA CARACT. Y APLICACIÓN > METÁLICAS: » De capa. » De película. » Bobinadas. > Especiales CLASIFICACIÓN Estas resistencias están constituidas por metales, óxidos y aleaciones metálicas como material base. IDENTIFICACIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE COMPOSICIÓN tamaño y baja disipación de potencia. OTROS RESISTORES INTRODUCCIÓN También se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a características constructivas y geométricas. Una clasificación sería la siguiente: > DE CARBÓN: Es el tipo más utilizado y el » Aglomeradas o de composición material base es el carbón o grafito. Son de pequeño » De capa. RESISTOR DE COMPOSICIÓN INTRODUCCIÓN RESISTOR BOBINADO de .1 ohm a 22 Mohm. Su tolerancia puede ser del 5, 10, 20 %. 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 %. CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN por FABRICACIÓN: Película 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 ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD RESISTOR DE PELÍCULA: tipos RESISTOR DE PELÍCULA: tipos RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN 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 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: CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS 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: IDENTIFICACIÓN Coste menor para un mismo número de resistencias. Reducción del cableado, peso y espacio en el circuito. Tolerancias más ajustadas. 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. Tipo SIL, disposición de terminales en una línea, usada también para algunos tipos de conectores. Tipo DIL, característica de los encapsulados de circuitos integrados. Tecnología y Fundam. de Electrónica Película INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA delgada (Thin-Film) Resistiva material depositado por pulverización De espesor con precisión controlada Dentro de los límites de 0,1, 0,2, 0,5 y 1%, y con coeficientes de temperatura de 5 a 25 ppm. RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN Resistiva materiales utilizando la tecnología de impresión de pantalla El espesor de los materiales de impresión es generalmente 5 ... 15 micras. OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD RESISTOR DE PELÍCULA: tipos INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS Láminas de resistencia. Semejantes a los de película fina 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 Valores típicos. Tol. 5%, Coef. Temp. 200ppm Lámina Pegamento Película de Carbón IDENTIFICACIÓN Substrato Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Película de Metálica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD RESISTORES BOBINADOS Resistencias RESISTORES Bobinados bobinadas de potencia INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO Disipan hasta 250 W de potencia Utilizan 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. RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN Resistencias bobinadas de precisión Realizados 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 componente inductiva parásita. Tecnología y Fundam. de Electrónica RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR DE COMPOSICIÓN OTROS RESISTORES Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD OTROS RESISTORES TABLAS Aislada: INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA La protección es una capa de esmalte, y el hilo puede ser aleación de Ni-Cr o Ni-Cu. El bobinado se hace sobre un soporte de fibra de vidrio, tratado con resina polimerizada a una temperatura elevada. De hilo oxidado: RESISTENCIAS AGLOMERADAS o de COMPOSICIÓN Constitución: mezcla de carbón, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de resistencias. Entre sus características se puede destacar: > > > > RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN IDENTIFICACIÓN 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. ADD RESISTORES DE COMPOSICION 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. Esmaltadas: 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 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. 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 IDENTIFICACIÓN Cementadas: CARACT. Y APLICACIÓN TABLAS Vitrificados: RESISTOR BOBINADO CARACT. Y APLICACIÓN 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 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 RESISTOR DE COMPOSICIÓN De hilo descubierto: INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR BOBINADO RESISTORES BOBINADOS Bobinada de gran potencia OTROS RESISTORES 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 Alto coeficiente de tensión. El índice de ruido está relacionado con el contenido en carbón del material y modelado mediante la expresión: TABLAS 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características y aplicación según el material usado INTRODUCCIÓN De carbón: CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN Plástico 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 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: CERMET: CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN hilo De sustrato cerámico con una fina capa de mezcla de metal y cristal 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 conductivo: Una base de material plástico al que se añade carbón pulverizado, disolvente y relleno Sobre OTROS RESISTORES un material plástico o cerámico se arrolla el Su valor se ajusta con un anillo en forma de corredera El rango de valores va desde 50W hasta 500KW 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) estable con altas temperatura y tiene una buena precisión. INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS Es IDENTIFICACIÓN Se producen efectos de autoinducción y parásitos debido al arrollamiento Tecnología y Fundam. de Electrónica 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. 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 bajo 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD OTROS RESISTORES INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN 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 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características generales INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES OTROS RESISTORES TABLAS TABLAS IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Foil: Lámina Wirewound: hilo bobinado Metal film: película metálica Carbon film: película de carbón Thick-film: película fina Carbon composition: aglomerados composición carbón Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD IDENTIFICACIÓN DE RESISTENCIAS Determinar INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN IDENTIFICACIÓN RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES OTROS RESISTORES TABLAS TABLAS IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD el grupo al que pertenecen, si son lineales fijas, variables, o no lineales, y el tipo concreto al que pertenecen dentro de cada grupo. Determinar código de El valor el valor nominal de la resistencia y su tolerancia. colores, o, el código de marcas. de potencia nominal suele ir indicado en algunos tipos de resistencias bobinadas y variables podemos fijarnos en el tamaño del componente. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Códigos de colores INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO Código de colores para tres o cuatro bandas 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 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 bandas y para tolerancias menores se imprimen 5 bandas. También se pueden encontrar indicados los valores de resistencia con numero y letras directamente. RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN Tolerancia: sin indicación +/- 20% Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD EJEMPLO Código de colores para cinco bandas INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES OTROS RESISTORES TABLAS TABLAS IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la tolerancia: oro, plata, rojo, marrón, 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 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 demásADD bandas. ADD Ejemplo: Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD EJEMPLO Ejemplo INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA 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 de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%. Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores, que tenían 2) y los colores son marrón-verdeamarillo-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%). Colores amarillo-violeta-naranjaoro, 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 indica que el valor real estará entre 44650 W y 49350 W (47 KW±5%). RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Código de Marcas INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN RKM 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. 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: TOLERANCIAS TOLERANCIAS LETRA CÓDIGO R K M G T COEFICIENTE MULTIPLICADOR x 1 x103 x106 x109 x1012 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD SIMÉTRICAS Tolerancia Letra % código ASIMÉTRICAS Toleranci Letra código a +/- 0,1 B +30/-10 Q +/- 0,25 C +50/-10 T +/- 0,5 D +50/-20 S +/- 1 F +80/-20 Z +/- 2 G - - +/- 5 J - - +/- 10 K - - +/- 20 M - - +/- 30 N - - ADD Designación INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA de valores normalizados RKM.- Para enumerar o designar los diferentes valores de una 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: RESISTOR BOBINADO valor (ohm) RKM RESISTOR DE COMPOSICIÓN 0.47 ohm 1.13 ohm 1R13 CARACT. Y APLICACIÓN 100 ohm 100R OTROS RESISTORES TABLAS IDENTIFICACIÓN 0R47 1000 ohm 1k 4700 ohm 4k7 5360 ohm 5k36 1,270,000 1M27 OJO! para designar 0.47 ohm decimos 0R47 o bien R47, no confundir con 47R que equivale a 47 ohmios. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Ejemplo código de marcas Códigos Resistencias SMD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES CLASIFICACIÓN Valor de la resistencia en ohmios 0,1 Código de marcas R10 Valor de la resistencia en ohmios 10K Código de marcas 10K 3,32 3R32 2,2M 2M2 59,04 59R04 1G 1G 590,4 590R4 2,2T 2T2 5,90K 5K9 10T 10T RESISTOR DE PELÍCULA RESISTOR BOBINADO RESISTOR DE COMPOSICIÓN CARACT. Y APLICACIÓN OTROS RESISTORES TABLAS TABLAS IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN PARTES RESISTENCIAS VARIABLES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN 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 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: OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD 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.). 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Partes de un resistor variable TIPOS: 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 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. INTRODUCCIÓN (1-ß)RT INTRODUCCIÓN PARTES PARTES ßRT TIPOS TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS PARÁMETROS Los resistores variables más comunes son los de película de carbón. Un tipo de ellos, denominados potenciómetros, están diseñados para que el operador pueda variar su valor resistivo tantas veces como la tarea lo requiera. Hay en el mercado potenciómetros rotativos simples o en tándem (dos o tres pisos) y deslizable. CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS ß ó f(x)-> Es la posición relativa del cursor, o una función que depende de la posición. Es la resistencia total. RT-> Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS A C B x Tecnología y Fundam. de Electrónica Potenciómetro rotativo de carbón ADD Potenciómetro deslizable de carbón INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS Clasificación en función de la función de variación: uO 1) Potenciómetros lineales u E x f ( x) k x xMAX xMAXx 2) Potenciómetros logarítmicos y anti logarítmicos Logarítmicos: f ( x) M log A x 1 x MONTAJES / CIRCUITOS 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 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).) PARÁMETROS x x uO uE 3) Potenciómetros funcionales. Aprox. puntos OTROS EJEMPLOS uE ( A 1) xMAX 1 f ( x) A Antilogarítmicos: CLASIFICACIÓN X=0 u1 uO Logaritmico Lineal A=10 Antilogaritmico A=1 ADD 1 log A MAX xMAX Se suele hacer: x=xMAX f(x)=1. En ese caso: f ( x) log( A 1) A=1 Tecnología y Fundam. de Electrónica B C A x Tipos de potenciómetros Resistores ajustable Resistencias cuyo valor óhmico se puede ajustar mediante dispositivos móviles (cursor), entre un valor mínimo generalmente cero y un valor máximo 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. C B A Potenciómetro multivueltas TIPOS INTRODUCCIÓN Desplazamiento lineal Desplazamiento rotacional Multivueltas Lineales/logarítmicos x uE u2 u1 u3 xMAX x X2 x3 u3 u2 Xmax Tecnología y Fundam. de Electrónica A=10 X1 uO x1 x2 x3 xMAX x ADD x Montajes de resistor variable: Potenciómetro / reóstato INTRODUCCIÓN El potenciómetro en el circuito Los potenciómetros y los reóstatos se diferencias entre otras cosas, por la forma en que se conectan. POTENCIÓMETRO PARTES 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. TIPOS VL V0 MONTAJES / CIRCUITOS P1 // RL RL V0 (1 ) P1 P1 // RL ( 2 ) P1 RL Si P1 R L PARÁMETROS CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS de entrada: ZI PARTES Z I P (1 f ( x)) TIPOS RL P f ( x ) RL P f ( x ) MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS 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 adecuado para soportar la corriente (I en amperios) que va a circular por él. Permite ajustar el paso de la corriente por un circuito RL P f(x) ZI VL V0 REÓSTATO Impedancia INTRODUCCIÓN P(1-f(x)) P CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS Pf(x) RL Variación de ZI R P RL xMAX V0 I ( P1 R L ) x Si P1 R L I ZI V0 P1 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD El potenciómetro en el circuito Impedancia INTRODUCCIÓN PARTES Parámetros eléctricos de salida: cálculo GENERALES P f ( x) P (1 f ( x)) ZO P f ( x) (1 f ( x)) P f ( x) P (1 f ( x)) P f ( x ) P (1 f ( x )) TIPOS TIPOS Valor máximo: f(x)=1/2 ZOMAX=P/4 MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS Curva exacta: depende de f(x) PARÁMETROS P(1-f(x)) CLASIFICACIÓN ZO P OTROS EJEMPLOS RL Pf(x) ZO CLASIFICACIÓN Variación de ZO P 4 OTROS EJEMPLOS x/f(x)=1/2 xMAX ADD Conformidad Factor de Disipación Resistencia Terminal Máxima Máxima Corriente por Cursor Máxima Resistencia de Cursor Resolución Resistencia de aislamiento Parámetros Mecánicos x Ley de variación Nominal y Tolerancia Potencia Nominal Tensión Nominal Coeficiente térmico de la resistencia Respuesta en frecuencia PARTES MONTAJES / CIRCUITOS PARTICULARES Valor INTRODUCCIÓN Recorrido Mecánico Recorrido Eléctrico Recorrido Lineal Tecnología y Fundam. de Electrónica Par o Fuerza de Arranque Par o Fuerza de Mantenimiento Número Mínimo de Actuaciones Tomas internas ADD PARÁMETROS INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS técnicos Recorrido mecánico: es el desplazamiento que limitan los puntos de parada del cursor (puntos extremos). 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 INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS Tomas intermedias: Son contactos fijos realizados en puntos particulares del elemento resistivo. Tecnología y Fundam. de Electrónica OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PARÁMETROS técnicos (cont) INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS ADD 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). 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 dispositivo 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica Resistencia nominal (Rn): valor esperado de resistencia variable entre los límites del recorrido 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. 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. ADD Resistencia de aislamiento INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS Factor de disipación MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN Es la potencia máxima por unidad de longitud eléctrica que es capaz de disipar el dispositivo. Suele expresarse como potencia máxima por área de pista resistiva o por longitud de hilo, dependiendo de la forma del elemento resistivo. Corriente máxima por cursor OTROS EJEMPLOS Es el mínimo valor de la resistencia entre cualquiera de los terminales y las partes mecánicas que constituyen el encapsulado Es la corriente máxima que puede circular por el cursor en cualquier condición de operación sin que se deteriore el componente Resistencia de cursor máxima Es el máximo valor de la resistencia que presenta el cursor independientemente de donde esté situado. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PARÁMETROS técnicos (cont) INTRODUCCIÓN PARÁMETROS 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 logarítmica (positiva y negativa): ( ) PARTES TIPOS INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS Según la variación de resistencia: • Lineales • Logarítmicos o exponenciales • Senoidales o cosenoidales • Combinaciones de los anteriores • De máximos y mínimos MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PARÁMETROS técnicos (cont) INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS 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 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 INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Ruido 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. 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... Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PARÁMETROS técnicos (cont) Clasificación por su uso Resolución: es la medida de la sensibilidad a la que se puede fijar un cierto valor de la resistencia entre el cursor y un 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. INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS 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 PARÁMETROS CLASIFICACIÓN INTRODUCCIÓN MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN Rotatorio PARTES TIPOS PARÁMETROS Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación Angulo entre 0 y 270º TIPOS Longitud entre 0 y 2 a 10 cm MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS Angulo entre 0 y Nx360º fácil Buena robustez (muchas actuaciones) Montaje en panel ADD De precisión De uso De (menor de 0.5 W) general (hasta 2 W) potencia (hasta 2000 W) CLASIFICACIÓN Deslizante con tornillo Actuación Clasificación por su potencia nominal PARTES Multivuelta CLASIFICACIÓN De Control Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN Deslizante MONTAJES / CIRCUITOS ADD Clasificación por su recorrido INTRODUCCIÓN difícil. Poca robustez (pocas actuaciones). Buena resolución Montaje en placa de circuito impreso TIPOS OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica De ajuste: Actuación PARTES Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación OTROS EJEMPLOS Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación Nº de vueltas de un tornillo OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Clasificación por materiales fabricación Otra Clasificación INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN PARTES PARTES TIPOS TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica CAPA PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS DE CARBÓN Constituidas por carbón coloidal (negro de humo), mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes. Tenemos: Potenciómetros de carbón: CLASIFICACIÓN Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación Resistencia variable OTROS EJEMPLOS 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 interruptor incorporado. de carbón: Valores usuales entre 100 y 2M ohmios. Potencia de 0,25W. Pequeñas dimensiones y bajo coste. Carbón. Metálica. Cermet. BOBINADAS: Pequeña Precisión. Tecnología y Fundam. de Electrónica CAPA METÁLICA INTRODUCCIÓN PARTES 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 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: TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación OTROS EJEMPLOS La capa está constituida por por mezcla aglomerada de materiales vítreos y metales nobles, depositada sobre un substrato de cerámica. Las principales aplicaciones son para ajustes con lo que nos vamos a encontrar fundamentalmente con resistencia variable. Sus características principales: Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Bajas tolerancias: +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%. Potencias desde 0,25W a 4W. Muy bajo ruido de fondo. Buena linealidad:0,05%. CAPA TIPO CERMET CLASIFICACIÓN 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). ADD Resistencias variables de capa (cont) Los resistores variables rotativos 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 unido mecánicamente al eje de rotación. En función de la posición que tome el eje, variará la resistencia entre los terminales disipación. Potencia. ADD Resistencias variables de capa INTRODUCCIÓN Los materiales usados para la fabricación de estas resistencias suelen ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir, 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 Valores desde 10 a 2M ohmios. Potencias entre 0,5 y 2W. Elevada precisión en modelos multivuelta. Muy buena linealidad y resolución. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD RESISTENCIAS VARIABLES BOBINADAS PEQUEÑA DISIPACIÓN INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS 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 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: MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación OTROS EJEMPLOS RESISTENCIAS VARIABLES BOBINADAS Valores desde 50 hasta 50K ohmios. Tolerancias entre +/-10% y +/-5%. Potencia nominal entre 0,5 y 8W. Ruido de fondo despreciable. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica TIPOS PARÁMETROS 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: BOBINADAS DE PRECISIÓN En PARTES MONTAJES / CIRCUITOS BOBINADAS DE POTENCIA INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN Por uso Por recorrido Por su potencia Por fabricación 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. Linealidad comprendida entre +/-1% y +/-0,15%. Resolución del orden de 0,001. Modelos multivuelta y simples. OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Resistores ajustables de composición Resistores variables de ajuste INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN PARTES PARTES TIPOS TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS Resistores ajustables de cermet http://www.sourceresearch.com/catagory.cfm?CategoryID=25 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Resistores variables de control uso general Potenciómetros digitales INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN PARTES PARTES TIPOS TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN OTROS EJEMPLOS OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Son circuitos integrados en los que mediante impulsos eléctricos a una patilla o mediante configuración digital, conectan un terminal (cursor) a un punto intermedio de una cadena de resistores. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Diales para potenciómetros de precisión multivuelta INTRODUCCIÓN PARTES TIPOS MONTAJES / CIRCUITOS PARÁMETROS CLASIFICACIÓN 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 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. RESISTORES NO LINEALES Resistores que varían con la temperatura, … Resistores especiales OTROS EJEMPLOS Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD INTRODUCCIÓN TIPOS INTRODUCCIÓN RESISTENCIA LINEAL Característica tensión-corriente lineal. TIPOS TIPOS RE = constante Resistencia dinámica RE= RD= constante TERMISTORES No TERMISTORES VARISTOR V=V(I) Dependen RE = RE (Q) RE= RD (Q) INTRODUCCIÓN TERMISTORES VARISTOR LDR 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) Encapsulado … Tecnología y Fundam. de Electrónica Magnetorresistores. La resistencia depende del campo magnético, Otros: R = R(Presión), R = R(Humedad), R = R(Magniud física) R = R(Intensidad de luz) R = R(Campo magnético) ADD RTD INTRODUCCIÓN RTD R = R(VQ) y por lo tanto R = R(VQ, IQ) Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Fotoresistencias o resistencias LDR. En estas últimas la resistencia es función de la luz. Parámetros importantes TIPOS del punto de trabajo Tecnología y Fundam. de Electrónica 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 Resistencia dinámica R = R(T) y por lo tanto R = R(VQ, IQ) LDR no lineal. Resistencia estática 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. NO LINEAL Característica tensión-corriente LDR RTD dependen del punto de trabajo RESISTENCIA Resistencia estática RTD VARISTOR INTRODUCCIÓN V=V(I) 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 sensores. Entre las más comunes podemos destacar las siguientes: TIPOS 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. Dado que el material empleado con mayor frecuencia para esta finalidad es el platino, se habla a veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer). RTD TERMISTORES VARISTOR LDR R R0 (1 1T 2 T 2 ....) R 0 Resistencia a temperatura referencia (0º C) 1 , 2 ,... coeficientes de temperatura Ecuación Callendar-Van Dusen Una aproximación bastante utilizada es la dada por la R R0 [1 AT BT 2 C (T 100) 3 ] Ecuación Los coeficientes A, B y C se encuentran estandarizados por normas como la DIN 43760. ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica http://galeon.hispavista.com/termometria/metodos_electricos.htm ADD RTD Aproximación RTD Lineal En muchos casos se toma la aproximación en su margen lineal considerando un único coeficiente α. INTRODUCCIÓN R R0 [1 T ] TIPOS RTD Sensibilidad, definida: S R0 TERMISTORES R T /º C (Curva de calibració n linealizad a) Podemos concluir que α es la sensibilidad relativa ya que está referida a R0. S / R0 LDR Otra TIPOS RTD Sensibilidad relativa. VARISTOR INTRODUCCIÓN TERMISTORES VARISTOR 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. 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. LDR expresión de la sensibilidad relativa es: R / R0 T Coeficientes para la ecuación de: Callendar-Van Dusen A α también es llamada coeficiente de temperatura Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD MATERIALES RTD RTD VARISTOR 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. RTD 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. TERMISTORES VARISTOR TUNGSTENO Tiene una sensibilidad térmica superior a la del platino, por encima 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica http://es.geocities.com/fisicas/termometria/metodos_electricos.htm Parámetro 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) …, 500 -200oC a -200oC a +850oC 260oC TIPOS COBRE TERMISTORES LDR En general la sonda de resistencia de Pt utilizada en la industria tiene una resistencia de 100 ohmios a 0 º. NÍQUEL TIPOS Especificaciones PLATINO INTRODUCCIÓN ADD LDR Rang0 ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica 50, 100, 120 -80oC a 320oC ADD Tipos RTD Hilo INTRODUCCIÓN TERMISTORES bobinado El hilo conductor se bobina sobre un 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. TIPOS RTD TERMISTORES VARISTOR Película fina 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 Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR características típicas en resistencias lineales, hemos de destacar otras: RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones R Re 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica 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. > > VARISTOR LDR 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 » 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características eléctricas NTC 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). 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 1 1 B T T0 T 0 LDR COMPOSICIÓN 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 ADD INTRODUCCIÓN TIPOS Termistores NTC TERMISTORES ADD Resistencia nominal R25 Resistencia térmica: RT Disipación máxima Coeficiente de temperatura (α) INTRODUCCIÓN TIPOS RTD 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. 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 Es negativo e indica el porcentaje de variación de su valor ohmico por cada grado Kelvin de incremento de temperatura /%/K) Margen de temperatura de funcionamiento Máxima potencia disipable (W) Factor de disipación térmica ( δth) TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Expresa el valor ohmico a 25ºC. 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 VARISTOR LDR Toda la información puede obtenerse a partir de dos curvas I-V correspondientes a dos temperaturas ambiente distintas. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Resumen especificaciones Especificaciones termistor NTC no cargado o a potencia cero: INTRODUCCIÓN TIPOS 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. Coeficiente de temperatura Medición de potencia-cero. (Carga producida en la medición). RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones es una medida de la cantidad de calor necesario para elevar en un grado kelvin la temperatura del termistor. 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: CARACTERÍSTICAS R(T) TIPOS El coeficiente de temperatura es negativo y elevado. Materiales apropiados RTD Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Resistencia del componente Fórmula empleada por fabricantes TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR RT R0 e B donde A R0 e T0 1 1 B T T0 INTRODUCCIÓN TIPOS Coeficiente de temperatura Tolerancia (R 0 incluye la geometría del componente ) R(T ) R25 e B B ( ) T T25 1 dR B - 2 T R dT R R R 25 B R 25 B ADD 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 exponencial: RT R0 e RTD R0 es el valor resistivo de un termistor NTC a la temperatura T0, expresada en ºK. TERMISTORES A es una constante con unidades de Ohm. B es una constante del material del termistor NTC, con dimensión ºK. Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones De las ecuaciones anteriores se deduce el coeficiente de temperatura de un termistor NTC: 1 dRT B 2 T ADD Parámetro R25: R25=R(T=T25) (disminuye al aumentar T) 1 R R 25 1 B B R R 25 T T 25 B RT es el valor resistivo de un termistor NTC a la temperatura T, expresada en ºK. Tecnología y Fundam. de Electrónica R RT dT Parámetro T25: T25=298K(25+273K) Donde: B Parámetro B: 2000K<B<5500K B T Característica NTC: Resistencia resistivo de un termistor NTC en función de la temperatura se puede expresar con bastante aproximación mediante las siguientes ecuaciones: RT Ae T de - 2 a - 6 %/º C a temperatura ambiente Tecnología y Fundam. de Electrónica El valor RTD R (T ) R0 e LDR 1 dR R dT B A T n e T VARISTOR Óxidos metálicos con características semiconductoras intrínsecas. Resistividad del material ADD Característica NTC: Resistencia TIPOS INTRODUCCIÓN 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN 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). TERMISTORES Constante térmica de tiempo (en frío): Característica tensión-corriente Característica corriente-tiempo Comportamiento en diferentes medios Potencia máxima ( Pmax ) Factor de disipación Capacidad calorífica Cth: LDR 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 VARISTOR Característica NTC: Resistencia 1 1 B T T0 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 B en el número de parámetros que emplean: RT Ae T Aproximación de 2 puntos: VARISTOR Aproximación de 3 puntos: LDR Aproximación de 4 puntos: B C A 3 T T RT e B C D A 2 3 T T T RT e Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Característica NTC: Resistencia Característica NTC: Resistencia INTRODUCCIÓN TIPOS RTD INTRODUCCIÓN TIPOS La figura muestra la dependencia real entre RT y T para algunos modelos. RTD TERMISTORES TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR VARISTOR LDR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD NTC: característica R/T INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Característica R/T (resistencia/temperatura). Las curvas corresponden a distintos valores del parámetro B. Se aprecia que al aumentar éste, las pendientes se hacen más pronunciadas. ADD NTC: parámetro B •β puede hallarse midiendo las respectivas resistencias R1 y R2 del termistor para 2 temperaturas conocidas T1 y T2. •β aumenta con la temperatura 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: INTRODUCCIÓN 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. B TIPOS RTD T TN R ln N T TN RT TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones El rango de valores de B más comunes en los materiales NTC va de los 2000 a los 5000 K. Tecnología y Fundam. de Electrónica 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. 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. VARISTOR LDR ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Característica NTC: Tolerancia INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Tolerancia Los valores de R25 y B están sujetos a tolerancias de fabricación. R R R R R25 B T R25 B T tolerancia particular a una temperatura generalmente 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. TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones 1 1 B R R25 B R R25 T T25 B 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 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Característica NTC: Coeficiente de temperatura TIPOS Se define como el cambio relativo en resistencia referido al cambio de temperatura. INTRODUCCIÓN Coeficiente de temperatura TIPOS s Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR Se define la sensibilidad como la pendiente de la curva de calibración: RTD B 1 dRT 2 RT dT T Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones 2% / K 6% / K VARISTOR LDR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD dRT / dT RT que en el caso de una NTC se expresa como: s=-B/T2 TERMISTORES T 300 K ADD Característica NTC: Coeficiente de temperatura de temperatura RTD TERMISTORES la tolerancia definimos dos tipos de NTC’s: Definen una RTD R R25 B B R R25 Coeficiente Según INTRODUCCIÓN TIPOS El tercer término se suele despreciar por lo que queda : R R R R25 B R25 B Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN NTC’s según tolerancia Valor pequeño que no es constante, por lo que el sensor es no lineal. Como es un Valor, 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, que por cada grado que aumenta la temperatura, el valor de la resistencia disminuye un 4.5%, lo que implica una sensibilidad elevada. De esta ecuación podemos calcular las tolerancias de resistencia y temperatura para pequeños intervalos de temperatura: T 1 R R Tecnología y Fundam. de Electrónica R R T ADD Termistores NTC INTRODUCCIÓN TIPOS RTD NTC con carga eléctrica 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. 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. INTRODUCCIÓN RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR VARISTOR LDR LDR INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Si aplicamos una tensión al termistor su temperatura 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 térmico dT/dt es igual a cero y: VARISTOR LDR INTRODUCCIÓN V I th (T TA ) y con V R I th (T TA ) R (T ) o V th (T TA ) R(T ) Las curvas V/I están influenciadas no sólo por R(T) sino también por el factor de disipación th Tecnología y Fundam. de Electrónica Potencia eléctrica aplicada V Valor de voltaje instantáneo I Valor de corriente instantáneo dH/dt Cambio de la energía térmica almacenada en el tiempo δ Factor de disipación del NTC (mW/K) T Temperatura instantánea TA Temperatura ambiente Cth Capacidad calorífico del termistor (mJ/K) dT/dt Cambio de temperatura con el tiempo ADD Característica NTC: V/I Régimen estacionario dT/dt=0 I dT dt P Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Característica NTC: V/I siguiente regla: (régimen transitorio) P V I I 2 RT th(T TA ) Cth TIPOS TERMISTORES Tecnología y Fundam. de Electrónica Aplicamos la TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR ADD Para algunas aplicaciones de los termistores, interesa no tanto su característica resistencia-tensión como la relación entre la tensión en bornes del termistor y la corriente a su través. En las figuras se muestran las características resistencia-intensidad y tensión-intensidad para un modelo concreto. Supuesta una temperatura ambiente constante, para corrientes bajas el comportamiento del termistor es casi lineal. Conforme aumenta la corriente, las consecuencias del autocalentamiento son más apreciables y la tensión crece cada vez más lentamente. Llega un momento en el que la temperatura alcanza un valor para el que la tensión no solo no crece sino que decrece. Si la temperatura del medio que rodea al termistor aumenta o disminuye, la gráfica tensión-intensidad se desplaza hacia abajo o hacia arriba respectivamente. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Característica NTC: V/I INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones NTC: Gráfica 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 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. Representación INTRODUCCIÓN TIPOS RTD Resistencia constante Log V = log R + log I (Rectas de pendiente +1) TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR VARISTOR LDR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Potencia constante Log V = log P - log I (Rectas de pendiente -1) 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 tres regiones a las que se hace referencia en el texto. Las tensiones de cresta son de unos 8 V. en el aire y de unos 10 V. en el caso Tecnología del agua. y Fundam. de Electrónica ADD NTC: Gráfica V/I Representación INTRODUCCIÓN Características NTC lineal Resistencia constante TIPOS RTD Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Pmax: Potencia que disipa cuando se eleva la temperatura del termistor desde 25°C hasta su temperatura máxima de funcionamiento. Factor de disipación RTD TERMISTORES INTRODUCCIÓN R=V/I (Línea recta ) TIPOS Potencia constante P=VxI (Hipérbolas) TERMISTORES VARISTOR LDR ADD Estabilidad y envejecimiento Pmax th (Tmax TA ) 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. dP Para medir el factor de disipación el termistor se carga hasta que la relación V/I se corresponda a un valor de resistencia medido a T2=85ºC. Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Estas curvas correspondientes a dos curvas I-V de dos temperaturas distintas permiten determinar los parámetros de interés del resistor NTC: R25, B RT TMAX PMAX Tecnología y Fundam. de Electrónica logarítmica th th dT V I P T TA T TA T Temperatura del cuerpo del NTC (85º C) TA Temperatura ambiente 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características NTC Características NTC Capacidad calorífica Cth INTRODUCCIÓN Es que una medida por la cantidad de calor requerido para elevar la temperatura media del NTC 1K. Dado en mJ/K. H Cth TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Cth th c 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 c a 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 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. TIPOS RTD Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR LDR Red de termistores y resistencias que presenta en conjunto un comportamiento lineal con la temperatura en un margen dado. INTRODUCCIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Alta sensibilidad (del orden de 10 veces más que las RTD), lo que permite obtener alta 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). 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Diferentes tipos de NTC Ventajas Con una resistencia R en paralelo: 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 Inconvenientes Las NTC no son sensores lineales, puesto que se modelan mediante una función exponencial, pero existen modelos que incorporan una o varias resistencias en combinaciones serie y paralelo con uno o más termistores. De esta forma, presentan linealidad pero limitada a un margen de temperaturas que vendrá especificado por el fabricante. TERMISTORES VARISTOR Tecnología y Fundam. de Electrónica Linealidad T La relación entre la capacidad calorífica, el factor de disipación y la constante de tiempo térmica se expresa en: Constante de enfriamiento térmico INTRODUCCIÓN ADD INTRODUCCIÓN El marcaje de sus valores es variado. El más generalizado es el de franjas empleado en las NTC de disco. TIPOS RTD Indicación de valores:4 franjas horizontales que siguen el código universal de colores. Franjas I, II, III, (inferiores): valor ohmico franja IV (superior) la tolerancia. Podemos clasificarlas según sus características y/o sus posibles aplicaciones: Empleo: TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Como Aplicaciones: limitador de corriente Alarma de temperatura Calefacción Uso en electrodomésticos Medidas de temperatura (del orden de 10 a 4 grados, con poco gasto) Medidas de velocidad de fluidos (calentamiento por rozamiento) Mantener la corriente Uso que requieran respuesta rápida ante los cambios. 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, 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... Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Hoja Características PTC: Introducción PTC INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR El material usado es INTRODUCCIÓN Las de tipo cerámico presentan un cambio brusco de 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 debajo es 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. TIPOS RTD TERMISTORES 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 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 Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PTC fabricación Para las PTC hay dos tipos de comportamiento según la composición y el dopado. no lineal cuya resistencia aumenta fuertemente con la temperatura. El coeficiente de temperatura es positivo y elevado. 1 dR de 10 a 80% / K R dT Los materiales usados son cerámicos (titanatos) con estructuras multigrano. La conducción eléctrica está controlada por las fronteras entre los granos. La dependencia deseada de la resistencia con la temperatura solamente tiene lugar en determinado margen de temperaturas. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PTC Introducción Resistor LDR ADD el titanato cerámico policristalino el cual se obtiene por mezclas de carbonato 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 Estos sólidos se sintetizan a altas temperaturas (1000 y 1400ºC) y a continuación se los dota de contactos y de elementos de conexión. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD PTC características eléctricas Resistencia nominal INTRODUCCIÓN TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones LDR Temperatura a la que ya se ha dejado de presentar coeficiente de temperatura negativo para hacerse positivo (ºC) 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. 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 TIPOS Máxima tensión VARISTOR Máxima potencia disipable (W) Margen de temperatura de funcionamiento INTRODUCCIÓN Temperatura de conmutación RTD Expresa el valor ohmico a 25ºC. Disipación máxima TIPOS Característica R(T) Máxima corriente que circulará por la PTC a la máxima tensión, para una temperatura inicial de 10ºC. Tecnología y Fundam. de Electrónica Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones LDR RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR R TO TPTC TFIN R(TPTC ) RO e ( B (TPTC TO )) Coeficiente de temperatura 1 dR B R dT Pendiente de la curva R(T) en la zona de interés. TO TPTC TFIN 10% / K 80% / K Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Comportamiento térmico (estado estacionario) INTRODUCCIÓN Los valores de R0 y B están sujetos a tolerancias de fabricación. R R B R0 R0 B TIPOS RTD TERMISTORES R R0 B BT T0 R R0 B Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones T0 TPTC TFIN Dependencia de la temperatura VARISTOR LDR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica Características Tolerancia TIPOS ADD Características INTRODUCCIÓN TERMISTORES VARISTOR Máxima corriente admisible a una temperatura inicial de 0ºC. Intensidad residual máxima RTD Mínima resistencia (TMIN => RMIN ) Conmutación (T0 => R0 =2 x RMIN ) Final de intervalo (TFIN => RFIN ) Límite operación (TMAX => RMAX ) Zona de utilidad como PTC ADD PD 1 TPTC TA TPTC TA PD RTH RTH Comportamiento eléctrico TO TPTC TFIN V R RO e ( B (TPTC TO )) I Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características Resumen PTC /NTC INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones INTRODUCCIÓN Curvas I-V TIPOS Hasta un determinado valor de voltaje, la característica IV sigue la ley de Ohm, pero la Resistencia aumenta cuando la corriente que pasa por el termistor PTC provoca un calentamiento y se alcance la temperatura de conmutación. RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR VARISTOR LDR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Comparación comportamientos Linealización termistor INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN TIPOS TIPOS RTD RTD TERMISTORES TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR ADD 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. 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. VARISTOR Gráfica de resistencia en función de la temperatura. Los termistores PTC , sufren un brusco aumento de resistencia con la temperatura a partir de un punto cercano a los 100ºC, los NTC en cambio experimentan una caída de resistencia a medida que aumenta la temperatura, abarcando un rango mucho más amplio. En cualquier caso el comportamiento no es lineal. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD LDR 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características a modo de resumen INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Posibilidad de ligeros cambios de las características con el paso del tiempo. Este fenómeno se minimiza en los modelos sometidos a envejecimiento artificial. Intercambiabilidad sólo garantizada para modelos especiales. Necesidad de reajuste del circuito en caso de sustitución. Alta sensibilidad y alta resistividad. Comportamiento no lineal. Linealizable a costa de perder sensibilidad. Considerando varios modelos, amplio margen de temperaturas [-100ºC, +450ºC] Bajo coste. Tecnología y Fundam. de Electrónica Configuración Termistores INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Configuración Termistores TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones 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 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. Tipo disco INTRODUCCIÓN RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR LDR ADD TIPOS VARISTOR Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Configuración Termistores Tipo perla INTRODUCCIÓN Los termistores tipo perla, disco y chip son los más ampliamente utilizados en 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 chips ), y para componentes individuales, encapsulación en un dispositivo con cubierta protectora y terminales. 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Configuración Termistores Configuración Termistores Tipo chip INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR En la fabricación de los termistores con configuración de chip se utiliza una mezcla similar a la empleada en los Con encapsulado de cristal 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 Con cubierta de material epóxico y sin cubierta 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. INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR Tipo arandela Los termistores de arandela son una variación de 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 barra Este tipo de termistores, tienen toda la apariencia de las típicas 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. LDR Sin terminales. Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Comparación entre configuraciones INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR 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 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 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. LDR Aplicaciones Termistores INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Medición de temperatura Control de temperatura Anemómetro Medidor de caudal Analizador de gas Manómetro de vacío Alarma/Control de llama piloto Detector de nivel de líquido Control de nivel de líquido Circuitos de retardo de tiempo Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Aplicaciones INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones VARISTOR Dependencia de la resistencia con la temperatura: R = R ( T ) Medida de la Temperatura. Cambio de medio (líquido-aire) Medida de nivel de líquido. Inercia Empleo de Resistencia Coeficiente TERMISTORES Introducción NTC Composición Características PTC Características Configuraciones de temperatura positivo: α > 0 coeficientes de temperatura negativos. LDR VARISTOR LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica RTD contra sobreimpulsos de corriente. Compensación de INTRODUCCIÓN TIPOS en el accionamiento de relés. Protección Las resistencias utilizadas en los circuitos cumplen, las funciones: térmica del PTC: R = R(T) con T = T(t) Retardo ADD Como divisores de tensión 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 Resistencias de estabilización (puede afectar a las tensiones de polarización, afectan a las el electrodo que polarizan). corrientes del o de los electrodos que polarizan, pero en ambas mallas simultáneamente, compensado las variaciones bruscas de corrientes y tensiones del transistor) Resistencias de realimentación (son las de estabilización cuando se aplica al circuito, una Resistencia de escape (evitan que las corrientes “escapen” de ciertas partes de los circuitos vez polarizado, una señal alterna: ejemplo la resistencia de emisor) eliminando así las tensiones extrañas que afectan a las polarizaciones . Van en paralelo con la fuente.) Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD FABRICACIÓN TERMISTOR http://www.ussensor.com/mprocess.html http://www.ussensor.com/manufacturing.html Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tipos resistencias No lineales: VARISTOTES O RESISTENCIAS VDR INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES VARISTOR VARISTORES: Estos dispositivos (también llamados VDR – Voltage Dependent 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. Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR http://www.epcos.com/inf/50/db/ntc_02/00170027.pdf Tecnología y Fundam. de Electrónica Características varistores INTRODUCCIÓN TIPOS RTD TERMISTORES VARISTOR Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR Intensidad nominal Expresión de cc INTRODUCCIÓN a partir de la cual se considera que se hace efectiva la variación de la resistencia en función del voltaje. a intensidad nominal Voltaje Máxima máxima potencia de disipación admisible. Tecnología y Fundam. de Electrónica TIPOS RTD TERMISTORES VARISTOR correspondiente a la intensidad nominal. Disipación ADD Características varistores Corriente Voltaje Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR V/I V CI V es voltaje C voltaje varistor para corriente 1ª I intensidad corriente atraviesa el varistor K intensidad varistor para tensión 1V Tensión I KV R (1 / K )V (1 ) de disparo Valor Vd a partir del cual la resistencia disminuye fuertemente con la tensión aplicada. Se especifica para determinada corriente de disparo Id Parámetros de interés C V para I 1A 1 K C I para V 1V 1 1 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características varistores INTRODUCCIÓN Curva I-V Características varistores en representación logarítmica Resistencia estática INTRODUCCIÓN TIPOS TIPOS RTD RTD TERMISTORES TERMISTORES VARISTOR VARISTOR Introducción Características Aplicaciones Dispositivos Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR Re Resistencia dinámica Rd LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN Cyβ TIPOS RTD TERMISTORES VARISTOR Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR TIPOS R R C C R C ln( I ) R C VARISTOR Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR ADD Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios. Conmutación de dispositivos de alta carga inductiva. Transitorios en la alimentación de equipos y electrodomésticos. TERMISTORES punto de trabajo Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD RTD R Dependencia del 1 Aplicación varistores Tolerancia Influencia de dV CI dI Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características varistores INTRODUCCIÓN V CI 1 I Están construídos en base a un óxido de metal 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tipos resistencias No lineales: Fotoresistencias o LDR Varistores INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN TIPOS TIPOS RTD RTD TERMISTORES TERMISTORES VARISTOR VARISTOR 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. » 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.. Introducción Características Aplicaciones Dispositivos LDR Introducción Características Dispositivos LDR Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características LDR INTRODUCCIÓN Resistencia en oscuridad Dependencia de la temperatura TIPOS TERMISTORES Respuesta espectral VARISTOR Velocidad de variación o Tiempo de recuperación (Recovery rate) Introducción Características Dispositivos 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.. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD 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 LDR Máxima resistencia en esa condición 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: DISPOSITIVOS LDR RTD Máxima resistencia que puede presentar bajo una iluminación de 1000lux Margen de longitudes de onda de la luz a que es sensible, típicamente 680nm Velocidad con que varía la resistencia cuando es expone a una iluminación de 1000 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). Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Otros sensores resistivos Símbolos MAGNETORESISTENCIAS. Son sensores basados en materiales ferromagnéticos. Cuando son sometidos a un campo magnético se produce un aumento de la resistencia eléctrica. El campo magnético altera la trayectoria de los electrones 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN COMPONENTES: CONDENSADOR DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS Tecnología y Fundam. de Electrónica CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES 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 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 diferentes, en muchos casos adaptados a la medida de diversas magnitudes físicas. (sensores) 1 i (t )dt C du (t ) i (t ) C dt u (t ) CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO INTRODUCCIÓN El 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 dieléctrico es el aire. SÍMBOLOS TIPOS C 0S d CARACTERÍSTICAS IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO C DIELÉCTRICO TIPOS d 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 Tecnología y Fundam. de Electrónica Paso INTRODUCCIÓN SÍMBOLOS 0 r S 0: cte. dieléctrica del vacío 8,85 pF/m r: cte. dieléctrica relativa. Depende de la temperatura y de la frecuencia S: superficie d: distancia entre las placas CONDICIONES FUNCIONAMIENTO ADD ADD CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO 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 dejará pasar la corriente a través de él. Paso ca Ante 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 reactancia capacitiva (Xc) Es un elemento que presenta una impedancia que es función de la frecuencia de la señal. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD El dieléctrico INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS Cada dieléctrico posee características diferentes, y es el que confiere las propiedades al condensador, por lo que los condensadores se clasifican por el tipo de dieléctrico que utilizan. TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Símbolos 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 la constante dieléctrica en función de la frecuencia de variación del campo eléctrico. material aire teflón polipropileno (MKP) poliestireno policarbonato (MKC) poliéster / mylar (MKT) vidrio mica cerámica óxido de aluminio óxido de tántalo relativo (0 =1) 1.0006 2.0 2.1 2.5 2.9 3.2 4.0 - 8.5 6.5 - 8.7 6.0 - 50,000 7.0 11.0 DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CODIFICACIÓN / EMPLEO Condensadores Símbolo condensador (no polarizado) TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO polarizados IDEAL/REAL Es 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica Símbolo condensador electrolítico (polarizado) ADD CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO nominal, Tolerancias y Series definimos como el valor esperado de la misma en las condiciones nominales de especificación. Condiciones nominales típicas: > 25°C, 1kHz > 25°C, 100-120 Hz (para electrolíticos) SÍMBOLOS > Condensadores de vidrio, variables (trimmers), ... Condensadores ADD Lo DIELÉCTRICO Película Otros CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CODIFICACIÓN / EMPLEO INTRODUCCIÓN > 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. CARACTERÍSTICAS CLASES DE CONDENSADORES Capacidad > El dieléctrico es un material cerámico (inorgánico policristalino) TIPOS IDEAL/REAL no polarizados Cerámicos de Filtrado (f=0 => ZC = ) Acoplo y desacoplo Capacidad Nominal es necesario respetar la polaridad de la tensión en sus bornas. SÍMBOLOS 1 1 j j C C Tecnología y Fundam. de Electrónica No DIELÉCTRICO ZC ADD Tipos de condensadores (componente) INTRODUCCIÓN Nota: Existen condensadores electrolíticos de gran valor 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. CLASES DE CONDENSADORES Dan lugar a una pérdida de energía que se traduce en una disipación de potencia. Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN 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 (pF=10-12 F). Tolerancia Se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Capacidad Nominal (cont.) INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS 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 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. INTRODUCCIÓN Otra forma de representar la dependencia con frecuencia y la temperatura es dando el factor multiplicador de la capacidad nominal DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO CODIFICACIÓN / EMPLEO 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) Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad 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 nominal Máxima temperatura ambiental admisible cuando se aplica al condensador su voltaje nominal de forma ininterrumpida. Categoría climática Es 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 condiciones adversas (por ejemplo: 50 / 100 / 56) . Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características Polaridad INTRODUCCIÓN Donde C1 es capacidad antes de actuar la humedad F1 C2 es la capacidad después de actuar la humedad F2 ADD Tensión nominal (Vn // UR ) INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS Tensión límite permanente (con cc) TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES 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 de forma continuada. Normalmente, este valor no debe sobrepasarse en ningún instante de tiempo, salvo que lo indique expresamente el fabricante. 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) Tensión de pico Voltaje alterno más alto con el que se puede trabajar en régimen permanente. Mayor voltaje instantáneo posible de soportar. CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características INTRODUCCIÓN Corriente nominal (In): DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS Corriente CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Corriente Es el valor continuo o eficaz de 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. CARACTERÍSTICAS IDEAL/REAL Características SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica 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. (después de la conexión) Para un condensador con una determinada tensión nominal, la 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. DIELÉCTRICO de fugas (If o IL): CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CARACTERÍSTICAS INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO Resistencia de fugas cont. Al INTRODUCCIÓN ADD Características serie equivalente ESR INTRODUCCIÓN Es 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. Coeficiente de pérdidas o factor de perdidas (tδ): DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO 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 tan δ pérdidas . (90-)=δ (ángulo de pérdidas) IDEAL/REAL IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO CODIFICACIÓN / EMPLEO 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. Frecuencia Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características Absorción dieléctrica (DA). La absorción dieléctrica DA es una reluctancia sobre el dieléctrico del condensador y que ocasiona que queden electrones almacenados en el 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". INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS Impedancia Z CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL 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 circuito serie como una suma vectorial de una componente capacitiva, dominante a bajas frecuencias, y otra inductiva, dominante a altas frecuencias CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO CARACTERÍSTICAS La simplificación para bajas frecuencias será IZI = [ESR2 + 1/(Cw)2]1/2. Es claramente dependiente de la frecuencia y temperatura. Tecnología y Fundam. de Electrónica El factor TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Márgenes de temperatura SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CODIFICACIÓN / EMPLEO 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO de calidad Q se utiliza para ver la relación entre la reactancia total y la R equivalente del condensador: DIELÉCTRICO SÍMBOLOS DIELÉCTRICO ADD Características INTRODUCCIÓN Impedancia Z (Cont.): Es claramente dependiente de la frecuencia y temperatura. INTRODUCCIÓN CLASES DE CONDENSADORES |Z| = [ESR2+(1/Cw-Lw)2]1/2. INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES Prueba de carga-descarga Ciclos 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. Flamabilidad Algunos componentes externos utilizados en los condensadores electrolíticos son susceptibles de ser inflamables. CODIFICACIÓN / EMPLEO ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO Fiabilidad y vida INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO 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 periodo de deterioro. La fiabilidad representa la medida de la tasa de fallos esperada durante la vida útil del condensador. SÍMBOLOS CARACTERÍSTICAS Vida Útil MTBF IDEAL/REAL CODIFICACIÓN / EMPLEO 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 - (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. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO 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 habituales. SÍMBOLOS TIPOS CODIFICACIÓN / EMPLEO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL 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 I +V _ + CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica _ V I /2 - V ADD Otro 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. 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 INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS V Rp n IF 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 calor. 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. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO Valor resistivo que caracteriza al dieléctrico. Normalmente Rp > 104 M. Tecnología y Fundam. de Electrónica CLASES DE CONDENSADORES Modelo REAL I =0 I /2 V ADD Condensador ideal y condensador real CLASES DE CONDENSADORES TIPOS Refrigeración CLASES DE CONDENSADORES IDEAL/REAL Modelo IDEAL DIELÉCTRICO CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO INTRODUCCIÓN SÍMBOLOS La tasa de fallos se define como el número de componentes que fallan durante una unidad de tiempo operativo. TIPOS CARACTERÍSTICAS Modelo ideal / real ADD TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO 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 IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO ESR~Rs Tecnología y Fundam. de Electrónica wr 2 f r ADD 1 LC Otro modelo de Condensador real wr 2 f r INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO 1 LC Podemos INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica Condensador ideal y condensador real representar mediante un diagrama fasorial (vectores) las pérdidas en el condensador. Los factores de pérdidas más importantes son: SÍMBOLOS TIPOS Factor de potencia PF (power factor) CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO Factor de disipación DF (disipation factor) IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Cuando PF y DF se dan en porcentaje: DF(%) = 100 DF = 100 [Rs/(XC-XL)] PF(%) = 100 PF = 100 (Rs/Z) Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Otro modelo de Condensador real INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO En la se presenta la variación 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 menor sea la resistencia serie (aumenta el factor de calidad Q). INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica CLASES DE CONDENSADORES ADD CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CLASES DE CONDENSADORES DIELÉCTRICO SÍMBOLOS CARACTERÍSTICAS IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES Papel Estos condensadores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado. 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 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. Electrolíticos de aluminio POLARIZADOS VARIABLES DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO Aire Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD En función del material dieléctrico podemos tener: Condensadores cerámicos Condensadores de plástico Condensadores de mica Condensadores electrolíticos Condensadores de doble capa eléctrica Condensadores INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica Electrolíticos de tántalo Mica Cerámicos Condensadores fijos INTRODUCCIÓN Mica Cerámicos CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica Metalizado Plástico NO POLARIZADOS CONDENSADORES VARIABLES TIPOS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO Impregnado CONDENSADORES FIJOS INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICO ADD de aire (Air dielectric capacitors) Condensadores de Mica (Silver mica capacitors) Condensadores cerámicos (Ceramic capacitors) Condensadores de papel (Paper capacitors) Condensadores plásticos (Plastic film capacitors) Condensadores electrolíticos (Electrolytic capacitors) Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Condensadores cerámicos. INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS 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 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. TIPOS Condensadores cerámicos Cerámico INTRODUCCIÓN disco". 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. DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS cond. cerámico de disco CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO cond. cerámico Los materiales de alta constante dieléctrica, pueden ofrecer componentes pequeños para un valor relativamente elevado de capacidad. El inconveniente de estos dieléctricos 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO 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). CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica 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, aunque modernamente se emplea óxido de aluminio o tántalo. El conjunto se introduce en un contenedor de aluminio, dando un aspecto de "bote". Según la disposición de las patillas, existe la configuración axial y la radial. Los 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. DIELÉCTRICO SÍMBOLOS 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: 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. ADD ADD Condensadores Electrolíticos INTRODUCCIÓN En estos condensadores "de tubo". Sus ADD Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF.. Tecnología y Fundam. de Electrónica Cerámico IDEAL/REAL Condensadores Electrolíticos INTRODUCCIÓN "de lenteja" o "de TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO electrolítico axial electrolítico radial Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Condensadores Electrolíticos INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo , que con un menor espesor tiene 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 metilformamida. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica Condensadores de plástico De poliéster. DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL 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 altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento. CLASES DE CONDENSADORES Tecnología y Fundam. de Electrónica Detalle de un condensador MKT plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Condensadores de plástico INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar. ADD Condensadores 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 sus pocas pérdidas y distorsión reducida. consiste en láminas de plástico 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 condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF. DIELÉCTRICO Condensadores de plástico INTRODUCCIÓN Dieléctrico: INTRODUCCIÓN Construcción: enrollando el conjunto placas-dieléctrico, similar a un electrolítico, o bien apilando en capas sucesivas como un libro (stacked filmfoil). Se emplean mayoritariamente como dieléctricos diferentes plásticos, como polipropileno (MKP), poliéster/mylar (MKT), poliestireno, policarbonato (MKC) o 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. 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. CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Condensadores de mica INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS Condensadores 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. 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. INTRODUCCIÓN SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Estos condensadores también se conocen como 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: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión. Tecnología y Fundam. de Electrónica Metal Mica - Cn => (2 pF 220 nF) - Vn => (100 V 5.000 V) IDEAL/REAL CT = C1//C2//...//Cn = C1+C2+...+Cn - Gran estabilidad CLASES DE CONDENSADORES - Pequeña tolerancia CODIFICACIÓN / EMPLEO - Aplicaciones: Alta frecuencia (pequeña absorción dieléctrica) Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Condensadores de doble capa eléctrica INTRODUCCIÓN - Se apilan y superponen alternativamente una lámina de mica y otra de metal. Se controla el valor de la capacidad por el número de capas. DIELÉCTRICO CARACTERÍSTICAS IDEAL/REAL Mica: silicato doble de Aluminio y Potasio. ADD Comparación de condensadores TABLA COMPARATIVA DE CONDENSADORES SEGÚN DIELÉCTRICO INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS DF% DA% Estabilidad CONDICIONES Tolerancia % FUNCIONAMIENTO Coste IDEAL/REAL vidrio Mica Poliést er MKT Poliést er metáli co Policar bonato MKC Policar bonato metaliz ado Parilen o Polipropi leno MKP Polipropi leno metaliza do Poliestire no Teflón 0.1 0.5 MB 1-10 caro 0.1 0.3 MB 1-10 medio 0.3-1 0.3-1 R 5-20 barato 0.3-1 0.3-1 R 5-20 barato 0.10.3 0.10.3 B 1-20 medio 0.10.3 0.10.3 B 1-20 medio 0.1 <0.1 MB 0.5-10 caro 0.010.03 <0.1 MB 1-20 caro 0.01-0.1 <0.1 MB 1-20 caro 0.010.03 <0.1 MB 0.5-10 caro 0.010.03 <0.1 MB 0.5-10 +caro CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CONDENSADORES VARIABLES y trimmers CONDENSADORES VARIABLES INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO Armaduras desplazables para variar la superficie enfrentada Condensadores SÍMBOLOS TIPOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES A C N 1 d condensadores variables aquellos dispositivos en los que es 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. DIELÉCTRICO SÍMBOLOS Condensadores con variación lineal de la capacidad variación logarítmica de la capacidad Condensadores con variación lineal de longitud de onda Condensadores con variaciones lineales de la frecuencia Condensadores con CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO A Placa 2 Placa 1 CODIFICACIÓN / EMPLEO Trimmers 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. CLASES DE CONDENSADORES Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD CONDENSADORES PLACAS PARALELAS INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO DIELÉCTRICO SÍMBOLOS SÍMBOLOS TIPOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO CODIFICACIÓN / EMPLEO ADD ADD CONDENSADORES PLACAS PARALELAS INTRODUCCIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica capacitivos Son IDEAL/REAL CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica variables Son INTRODUCCIÓN Esquema condensadores basados en variación de área, de distancia entre placas y dieléctricos Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Sensor: Principios funcionamiento Sensor: Condensador cilíndrico S INTRODUCCIÓN C DIELÉCTRICO 0 r 2 h h ln SÍMBOLOS r2 r1 DIELÉCTRICO TIPOS r1 r2 1 CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL d SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS h1 2 C 2 0 1 h1 2 h2 IDEAL/REAL r ln 2 r1 CLASES DE CONDENSADORES h2 CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO S’ CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CODIFICACIÓN / EMPLEO r1 r2 Tecnología y Fundam. de Electrónica Variación del dieléctrico d’ Variación de la distancia Variación de la superficie ADD ADD Sensor: Condensador diferencial INTRODUCCIÓN Placas fijas Placa móvil Un condensador diferencial está formado por dos condensadores variables dispuestos físicamente de tal modo que experimenten el mismo cambio, bajo la 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. DIELÉCTRICO SÍMBOLOS d d TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO C1 C1 0 r S x dx x a IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO C2 C2 0 r S dx C1 0 r a x0 x d Tecnología y Fundam. de Electrónica DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CODIFICACIÓN / EMPLEO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL x0 C2 INTRODUCCIÓN C2 0 r a x0 x d ADD CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Código de colores en los condesadores Codificación por bandas de color INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO 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 que el valor queda expresado en picofaradios (pF). Las bandas de color son como se observa en esta figura: COLORES Banda 1 Banda 2 Negro -- 0 x1 Marrón 1 1 x 10 100 V. Rojo 2 2 x 100 250 V. Naranja 3 3 x 1000 Amarillo 4 4 x 104 Verde 5 5 x 105 CARACTERÍSTICAS Azul 6 6 x 106 CONDICIONES FUNCIONAMIENTO Violeta 7 7 Gris 8 8 Blanco 9 INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS SÍMBOLOS TIPOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO En el condensador de la izquierda vemos los siguientes datos: IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica CLASES DE CONDENSADORES SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD 630 V. Tolerancia (C > 10 pF) Negro +/- 20% Blanco +/- 10% Verde +/- 5% Rojo y Fundam. de Electrónica +/- 2% Tecnología +/- 1% Marrón CODIFICACIÓN / EMPLEO Tolerancia (C < 10 pF) +/- 1 pF +/- 1 pF +/- 0.5 pF +/- 0.25 pF ADD +/- 0.1 pF Codificación mediante letras Este DIELÉCTRICO 400 V. 9 COLORES ADD 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 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 el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%. Tensión IDEAL/REAL Codificación mediante letras INTRODUCCIÓN Multiplicador INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. Para 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, o 4n7 J 630. LETRA Tolerancia CLASES DE CONDENSADORES "M" +/- 20% CODIFICACIÓN / EMPLEO "K" +/- 10% "J" +/- 5% Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Código "101" de los condensadores Por último, INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO vamos a mencionar el código 101 utilizado en los condensadores cerámicos como 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. Así, 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. http://www.cienciasmisticas.com.ar/electronica/rlc/capacitores/ Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO DIELÉCTRICO SÍMBOLOS SÍMBOLOS TIPOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO CODIFICACIÓN / EMPLEO Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD ADD Empleo INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Capacitores electrolíticos Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. 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: Capacitores de tantalio Actualmente 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 +: Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN DIELÉCTRICO SÍMBOLOS TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO ADD 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 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Empleo INTRODUCCIÓN Medidas Uac TIPOS CARACTERÍSTICAS CONDICIONES FUNCIONAMIENTO Us C R R j C Uac 1 R j C CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO Udc C2 R1 Us No influyen las capacidades de conexión Up Media onda SÍMBOLOS TIPOS Rectificador precisión (media o doble onda) Filtro pasa bajos (extrae valor medio) Um Up Onda 2 Up completa Um CARACTERÍSTICAS U s Udc C C2 1 Frecuencia de corte fi 2 R1 C1 inferior 1 Frecuencia de cortefs 2 R2 C 2 superior Tecnología y Fundam. de Electrónica de señal ca en cc DIELÉCTRICO Us R jC Uac de carga Salida C1+C INTRODUCCIÓN si R jC 1 Us Amplificador IDEAL/REAL Conversión por comparación DIELÉCTRICO SÍMBOLOS Empleo ADD CONDICIONES FUNCIONAMIENTO IDEAL/REAL Rectificador precisión de media onda R CLASES DE CONDENSADORES CODIFICACIÓN / EMPLEO R Rectificador precisión de onda completa R Tecnología y Fundam. de Electrónica R R/2 ADD INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN COMPONENTES: BOBINAS CARACTERÍSTICAS IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES S H-intensidad de campo N nº vueltas Flujo magnético l –longitud núcleo I- Intensidad bobina Permeabilidad magnética S sección/área núcleo CLASIFICACIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Un inductor es un componente electrónico pasivo que almacena H N I l energía magnética generada como consecuencia de las N I B H variaciones de corriente. Al aumentar la corriente, el flujo l aumenta. BdS En forma más simple el inductor o inductancia consiste en un N I BS S cable arrollado (bobina). Cuando la corriente fluye en un l 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. d LN A la capacidad de una bobina para oponerse a ese cambio se di denomina autoinductancia, o bien de modo mas común, inductancia. A mayor flujo mayor inductancia. N nº vueltas del circuito Corriente Flujo magnético MATERIALES 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica 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. ADD INTRODUCIÓN: Cálculos de bobinas CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES N 2S L 1.257 8 10 l 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. Nos permite calcular la inductancia de un bobina basándonos en sus dimensiones físicas y en el tipo de material. F Ni L ADD INTRODUCCIÓN: Tiempo de carga y descarga de una bobina Conseguimos una INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS bobina teórica. APLICACIONES Si a MATERIALES la bobina se le añade un núcleo ferromagnético, la fórmula anterior se escribe L 1.257 N 2 S 108 l MATERIALES Donde μ es el coeficiente de permeabilidad del núcleo. Es decir, la capacidad de absorber líneas de fuerza magnética. Tecnología y Fundam. de Electrónica V L ADD La corriente di R i dt en bornes de la bobina es : I= Io (1 - e-tR/L ) A L/R se le denomina "constante de tiempo" del circuito Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD F F Fuerza magnetomotriz Amperio-vuelta R reluctancia magnética amperio-vuelta/Weber En una INTRODUCCIÓN bobina con núcleo de aire, su coeficiente de autoinducción L viene dado por la fórmula: Tecnología y Fundam. de Electrónica N2 INTRODUCCIÓN Efecto efecto pelicular, que consiste en la tendencia de la corriente alterna 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. CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS MATERIALES de la frecuencia El INTRODUCCIÓN APLICACIONES INTRODUCCIÓN: Modelo de una bobina Símbolos CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES 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 Circuito equivalente de pérdidas paralelo. IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS R representa las pérdidas en el devanado, cuyo valor generalmente es pequeño pero puede llegar a varios cientos de ohms. APLICACIONES 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). Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD 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. 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica N 2S l MATERIALES INTRODUCCIÓN: Modelo de una bobina INTRODUCCIÓN L INTRODUCCIÓN Tecnología y Fundam. de Electrónica Ideal se cumple: ADD ADD Características: introducción INTRODUCCIÓN Las características técnicas más importantes de las bobinas son las siguientes: CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES Valor inductivo o valor de la inductancia. 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. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Características en la Elección de un inductor INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES Valor de inducción 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, vibraciones, aislamiento, … Disipación de potencia Fijos o variables Tecnología y Fundam. de Electrónica Valor de la inductancia El coeficiente de INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES N 2S La inductancia depende de las características físicas del L conductor. l 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. INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES La energía almacenada en el campo magnético de un inductor se da por: W=I² L/2 donde: CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES MATERIALES W = energía en julios I = corriente en amperios L = inductancia en henrios Tecnología y Fundam. de Electrónica en muchos casos, excesivamente grande, se utilizan los submúltiplos 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. ADD Valor de la inductancia CARACTERÍSTICAS Dado que esta unidad es, Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Valor de la inductancia INTRODUCCIÓN autoinducción (L) de una bobina se expresa en henrios (H). 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: ADD Cualquier conductor tiene inductancia, incluso 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Rango de corriente Tolerancia Máxima corriente que INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES se puede aplicar de forma continua al inductor bajo una serie de condiciones 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 continua. En casos extremos, el núcleo se puede saturar de flujo magnético y la inductancia puede llegar a tener un valor bajo. Tecnología y Fundam. de Electrónica El INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES 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 incrementado 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%. Tecnología y Fundam. de Electrónica Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Margen de frecuencias INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES ADD = precisión deseada. como el máximo porcentaje permisible de desviación del valor marcado. ADD 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. En las bobinas con núcleo ajustable, la variación que sufre el coeficiente de autoinducción al ajustar el núcleo se indica de forma porcentual. Tolerancia Marcada Variación de la inductancia INTRODUCCIÓN valor del coeficiente de autoinducción 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. Tener presente el margen de frecuencias en que puede 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. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Coeficiente de temperatura INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES La conductividad de muchos conductores 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 bobina se expresa en partes por millón de variación por °C. Tecnología y Fundam. de Electrónica Resistencia de aislamiento CARACTERÍSTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica 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 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. CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Factor de calidad (cont) X 2 f L Q L R R IDENTIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS ADD 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. 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: CLASIFICACIÓN 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 Factor de calidad INTRODUCCIÓN ADD INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS Los fabricantes de bobinas indican en sus catálogos la calidad de las mismas a una 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 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. CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Gráficas de fabricantes Gráficas de fabricantes Impedancia |z| INTRODUCCIÓN en función de la frecuencia f. CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES APLICACIONES MATERIALES Inductancia en función de la corriente de carga IDC. Tecnología y Fundam. de Electrónica Factor de calidad en función de la frecuencia. MATERIALES Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Datos de fabricantes ADD Dispersiones y Pérdidas INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES APLICACIONES MATERIALES MATERIALES www.epcos.com Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN ADD La dispersión de flujo se produce cuando algunas líneas de campo magnético se salen del núcleo, siguiendo otros caminos 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. 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). Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Corrientes de Foucault e histéresis INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES 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 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. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN Bobinas con núcleo de aire IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES Según la forma constructiva CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN Según la frecuencia de la corriente alterna las bobinas se clasifican en dos grandes grupos: IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS MATERIALES Bobinas con núcleo de aire. Bobinas con núcleo magnético (de hierro). Bobinas con núcleo de pulvimetal. Bobinas con núcleo de ferrita. 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. Es significativo la forma del núcleo las toroidales proveen mayor inductancia. 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 Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN 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 IDENTIFICACIÓN recipiente metálico que evita la transferencia de energía entre la bobina y los elementos del circuito situados fuera del apantallamiento. ADD CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES ADD 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 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, MATERIALES Tecnología y Fundam. de Electrónica 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: Para un determinado radio y número de vueltas de una bobina, APLICACIONES Solenoides Toroides Bobinas con núcleo de aire (cont) 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 entre: INTRODUCCIÓN ADD Bobinas con núcleo de aire Clasificación de las bobinas 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. 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 Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Bobinas con núcleo magnético (de hierro). Bobinas con núcleo magnético Bobinas con núcleo de ferrita Se inserta dentro del bobinado un núcleo de material ferromagnético, logrando aumentar la inductancia de la bobina sin aumentar el número de espiras. 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. 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 níquel, de magnesio, de cobalto.. Usados en sistemas de potencia media. Como ejemplo de ferritas podemos citar: INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN 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 mezclando el polvo con un “ligante” de material aislante. CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES Las pérdidas por cambio de magnetización se reducen también utilizando núcleos de aleaciones ferromagnéticas especiales, tales como el ferrosilicio y el ferroníquel. INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN APLICACIONES 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Los inductores moldeados suelen presentar un sistema de código de colores similar al de los resistores. Corriente INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN APLICACIONES MATERIALES 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 antes actuaba como multiplicador pasa a ser ahora otra cifra significativa. Ejemplos: 10-1 marrón - verde - dorado - plateado = 1 - 5 - 10 = 1.5 [μH] ± 10% marrón - dorado - verde - plateado = 1 - punto decimal - 5 -10 = 1.5 [μH] ± 10% Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Consideraciones prácticas CARACTERÍSTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS Ferrita de níquel (Ni - Fe204). Ferrita de cobalto (Co - Fe204). Ferrita de manganeso (Mn - Fe204) Ferrita de magnesio (Mg - Fe204). Bobinas con núcleo pulvimetal MATERIALES CODIFICACIÓN El uso de núcleos móviles proporciona bobinas de inductancia ajustable. Tecnología y Fundam. de Electrónica INTRODUCCIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS ADD CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES máxima: dada por las limitaciones físicas del hilo conductor (resistencia y máxima disipación de potencia). 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 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Aplicaciones Choques. INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES 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 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. Memorias Transformadores Relés …. Tecnología y Fundam. de Electrónica Tipo Tipos de bobinas según aplicaciones Formato Valores típicos INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS MATERIALES Eliminar tensiones parásitas que se introducen por la red. A la frecuencia de la red han de comportarse como cortocircuitos Bobinas de sintonía Variar o ajustar la frecuencia de sintonía. Llevan núcleo de profundidad ajustable para variar L. ADD Aplicaciones convertidores DC/DC para filtrar transitorios Encapsulados o moldeados 0.1uH a 1mH Chips 1nH a 1mH aplicaciones generales 1nH a 7mH osciladores y circuitos de RF como transmisores ADD y receptores Tecnología y Fundam. de Electrónica Filtro de radiofrecuencias Tecnología y Fundam. de Electrónica Bobinas impresas Una forma INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN Ajustables Lleva núcleo magnético de alta permeabilidad para conseguir alta L. ADD 1nH a 15mH 1uH a 30mH Reducir el rizado de la señal rectificada. APLICACIONES CARACTERÍSTICAS Toroides OBSERVACIONES IDENTIFICACIÓN generales, filtros, núcleo de ferrita FUNCIÓN Choque de alimentación CLASIFICACIÓN Solenoides: núcleo de aire TIPO DE BOBINA osciladores y filtros CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES de diseño de bobinas muy empleada en algunos aparatos electrónicos es la de circuito impreso. En este diseño debe tenerse en cuenta: longitud de la pista de cobre sección de la misma distancia entre espiras. 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. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Como sensores Como sensores Bobinas INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN N CARACTERÍSTICAS x CARACTERÍSTICAS CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN x IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS Toroide 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. a a A APLICACIONES I e IDENTIFICACIÓN Diferenciales a- a+ x x MATERIALES Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Materiales magnéticos CLASIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN CONSIDERACIONES PRÁCTICAS APLICACIONES MATERIALES APLICACIONES g le CARACTERÍSTICAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS MATERIALES N INTRODUCCIÓN 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 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. Material FERRITA Para aplicaciones de baja frecuencia dominan lo materiales 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. Propiedades Se deben a las distintas combinaciones de materiales, las estructuras cristalinas, impurezas y procedimientos de fabricación. Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD Tecnología y Fundam. de Electrónica ADD