Tema 2 Resistores 1pagina

Dispositivos electrónicos 2013-14. 1

Dispositivos Electrónicos

Tema 2: Resistores

"Un instrumento barato, no más grande que un reloj, permitirá a su portador escuchar en cualquier lado, en el mar o en tierra, música o canciones, o un discurso de un líder político, dictado en cualquier otro sitio, distante. Del mismo modo, cualquier dibujo o impresión podrá ser transferida de un lugar a otro". Nikola Tesla (1856-1943)


Objetivos

Afianzar el principio físico de funcionamiento de los dispositivospasivos ideales (resistencia).

Conocer las tecnologías de fabricación de los dispositivos pasivosreales (resistencia).

Conocer las características técnicas de los dispositivos pasivosreales (resistencia).

Afianzar el concepto de potenciómetro y reostato.

Conocer las aplicaciones más importantes de los resistores nolineales (termistores, fotoresistores y varistores.


Índice

1. Introducción2. Componentes Pasivos Ideales

2.1. Resistencia3. Componentes Pasivos Reales

3.1. Características comunes de los componentes pasivos

3.2. Resistencias lineales3.3. Resistencias no lineales


Índice



3.1. Características comunes de los componentes pasivos3.2. Resistencias lineales3.3. Resistencias no lineales

CLASIFICACIÓN (Según la función que desempeñan en un circuito)


1. Introducción

ACTIVOS

PASIVOS

TRANSDUCTORES

CONMUTADORES/ INTERRUPTORES

CONECTORES

Función: amplificación, control o excitación eléctricaEjemplos: Transistores, Diodos

Función: Filtrado, polarización …Ejemplos: Resistencia , Condensador, Bobina

Función: Transforma un tipo de energía en otraEjemplos: Cristal piezoeléctrico, Antena, Micrófono

Función: Direccionamiento de las señales eléctricasEjemplos: Interruptor, conmutador, Relé

Función: Conexión de componentesEjemplos: Cables, pistas, conectores, zócalos


Índice






2.1. Resistencia. Definición

Un resistor (o resistencia) es un componente electrónico diseñado para introducir unaresitencia electrica entre 2 puntos de un circuito. Su función física elemental es la deproducir una caída de la tensión eléctrica cuando por él circula una corriente, de acuerdo conla Ley de Ohm:

+ v -

i R

Resistencia ≡ Dificultad al paso de la corriente

La conductancia es la inversa de la resistencia

( )[ ]OhmioRi

v Ω=

[ ]Siemens(S) Gv

i =


2.1. Resistencia. Definición

i(A)

v (V)10 3020

1

21/R1

1/R2

R2 = 15 Ω; R1 = 5 Ω;

v

i

R

•Resistencia nula ≡ Cortocircuito ≡ Interruptor cerrado•Resistencia infinita ≡ Circuito abierto ≡ interruptor abierto


2.1. Resistencia. Potencia

Una resistencia es un componente electrónico que absorbe la energía de un circuitoy la convierte en calor (Efecto Joule). La potencia convertida en calor es la potenciadisipada por la resistencia

+ v -

i R

(W) ··2

2

R

vRiviPR ===


Índice





3.1. Características comunes de los componentes pas ivos

•Valor nominal (N ≡ R, C o L) : Valor especificado por el fabricante.

•Tolerancia (t) : Máxima desviación entre el valor real y el nominal.

•Estabilidad : Variación del valor nominal con el uso y el tiempo.

•Coeficiente de Temperatura ( αT): Variación relativa de N con la temperatura.

•Coeficiente de Tensión ( αV): Variación relativa de N con la tensión en sus bornes.

NN /dEstabilida ∆=

T

N

NT ∂∂= 1α

V

N

NV ∂∂= 1α


3.1. Características comunes de los componentes pas ivos

•Característica de disipación

•Potencia Nominal (P n) [W] : Máxima potencia que puede disipar el componente encondiciones normales de uso y cuando la temperatura del cuerpo del componente (Tc) no superaTs.(Ts= temperatura de almacenamiento (storage))

•Resistencia Térmica (R th) [ºC/W]: Pendiente de la característica de disipación a partirde Ts.

•Tensión máxima de trabajo (V max) [V]: Máxima tensión eléctrica que puede aplicarseal componente sin que se sobrepase la potencia nominal ni la tensión de ruptura.

•Fiabilidad: MTTF (Mean Time to Failure) o Tasa de fallo (λ): Se expresa en FIT(Failure Unit) unidad que indica un fallo cada 109 horas de funcionamiento acumuladas.

Pn (%)100%

TmaxTS

Tamb (ºC)


Índice






Tipos de Resistores segúnsu característica i-v

Resistores No Lineales.¿De qué magnitud depende?

Resistores Lineales.¿De valor óhmico variable?

Fijos

Termistores

Variables

Varistores

Fotoresistores

3.2. Resistencias (o Resistores) Lineales

No

Si

Temperatura

Luz

Tensión


3.2.1. Tecnologías de Fabricación

Existen varias tecnologías de fabricación cada una concebida para un campo deaplicación concreto:

Baja potencia (< 1W)

Alta potencia ( > 2W)

Uso general

Precisión

Calefacción…

Elementos diferenciadores de la tecnología son el método de fabricación y el materialresistivo empleado que viene caracterizado por su resistividad. La resistividad ρ juntocon las dimensiones del componente, l (longitud) y A (área de la sección transversal)determinan la resistencia del material:

A

lR ρ=



Resistores Fijos

ResistoresNo bobinados

ResistoresBobinados

Carbón

Potencia

CapaMetálica

•Pirolíticos•Composición

•Óxidos metálicos•Película delgada•Película gruesa

MontajeSuperficial

(SMD)

•Carbón•Película metálica

Precisión

Presentar un resumen (max. 3 páginas) de las diferentes tecnologías de fabricación haciendo hincapié en el método de fabricación empleado y en sus características.

TAREA

2.1



TIPO MATERIAL Y MÉTODO ρ(Ω·cm) (orientativo) Aplicaciones

Resistor de películade carbón

Carbón depositado mediante pirolisis 3000·10-6 Baja potencia (<1W)Pulsos de potenciaAlta estabilidad

Resistor de película de aleación metálica

Ni-Cr vaporizado en alto vacío 100·10-6 Baja potenciaMuy alta estabilidadPrecisión

Resistor de películametálica Au/Pt

Au/Pt por reducción de sal del metal en horno 40·10-6 Baja potenciaAlta estabilidadSoporta la humedad

Resistor de película de óxidos metálicos

SnO2 1000·10-6 Baja potenciaAlta estabilidad

Resistor de carbón de composición

Polvo de carbón con aglomerante aislante Depende de la mezcla Baja potenciaPoca estabilidad

Resistor bobinadode potencia

Hilo de Ni80-Cr20 bobinado 100·10-6 Alta potenciaTemperaturas elevadas

Resistor bobinado de precisión

Hilo de Ni40-Cu60 bobinado 50·10-6 Baja potenciaPrecisión

Resistor de capa fina

Capa resistiva metálica aplicada sobre soporte de vidrio por reducción química

Depende del material resistivo metálico empleado

Baja potenciaCircuitos híbridos

Resistor de capa gruesa

Mezcla resistiva líquida o semilíquida aplicada sobre soporte cerámico mediante serigrafía

Depende del líquido o pasta resistiva

Baja potenciaCircuitos híbridos

Resistor SMD Carbón o película metálica Depende del material resistivo Baja potencia Montaje sin terminales


Índice

1. Introducción2. Componentes Pasivos Ideales3. Componentes Pasivos Reales

3.1. Características comunes de los componentes pasivos3.2. Resistencias lineales

3.2.1. Tecnologías de Fabricación3.2.2. Características técnicas de los resistores3.2.3. Resistores Variables

3.3. Resistencias no lineales


3.2.2. Características técnicas de los resistores:

Resistencia nominal

Tolerancia

Nomenclatura

Característica de disipación

Potencia nominal

Tensión nominal

Tensión máxima

Resistencia crítica

Coeficiente de temperatura

Respuesta en frecuencia


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Resistencia nominal y tolerancia

Concepto de resistencia nominal (Rn) y tolerancia (EJEMPLO): Cuando se dice que unaresistencia tiene un valor nominal de 10kΩ con una tolerancia del 10%, significa quesu valor está comprendido entre 10kΩ-10% (valor mínimo) y 10k Ω +10% (valormáximo); es decir, entre 9k y 11k.

Todas las resistencias reales tienen tolerancia, por ello, para abarcar el mayor margende valores posibles sin solapamiento entre ellos se fabrican las series, denominadasE(N), donde N indica el número de valores entre una década (ejemplos: entre 1 y 10, ó10 y 100, ó 100 y 1000…). Cada serie tiene su tolerancia, la cual disminuye a medidaque aumenta N.

SERIE E6 E12 E24 E48 E96 E192TOLERANCIA 20% 10% 5% 2% 1% 0.5%



SERIE VALORES NORMALIZADOS DE RESISTENCIAS TOL.

E24 10-11-12-13-15-16-18-20-22-24-27-30-33-36-39-43-47-51-56-62-68-75-82-91 5%

E12 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82 10%

E6 10 15 22 33 47 82 20%

Las series de valores aceptadas universalmente son: E6, E12, E24, E48, E96 y E192.Cada serie está formada por el conjunto de valores que da una progresión degeométrica de razón r:

Er 110=

]1812[%2015

]4.266.17[%2022

]6.394.26[%2033

−=±−≈±−≈±

Repetir para las series E12 y E24

TAREA

2.2

EJEMPLO:

ii rValorValor ·0=


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Nomenclatura: Código de colores.

MARCAJE MEDIANTE FRANJAS DE COLORES COLOR A y B C D(%)

Negro 0 0

Marrón 1 1 ±1

Rojo 2 2 ±2

Naranja 3 3

Amarillo 4 4

Verde 5 5

Azul 6 6

Violeta 7 7

Gris 8 8

Blanco 9 9

Plata -2 ±10

Oro -1 ±5

A B C D

%10 DABR C ±⋅=

Applet interactivo

TAREA

2.3


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Nomenclatura: Código alfanumérico

Cuando por alguna razón no se utiliza el marcaje con franjas de colores, se escribesobre el cuerpo del componente el valor de la resistencia nominal mediante númerosy letras, usando la R para resistencias de menos de 1000 Ω, la k para valorescomprendidos entre 1 kΩ y 1 MΩ…

VALOR MARCADO

0.1 Ω R10

13.3 Ω 13R3

68 Ω 68R

100 Ω 100R

6.8 kΩ 6k8

2.2 MΩ 2M2

3.9 TΩ 3T9


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Nomenclatura: Resistencias SMD

Para las resistencias SMD, o resistencias de montaje superficial, la nomenclatura másusual es la siguiente:

CABR 10⋅=

AB CEJEMPLO: 12 2

Ω=×= 12001012 2R

OTRAS NOMENCLATURAS EMPLEADAS:

1R 6 Ω= 6.1R

R2 2 Ω= 22,0R



CONCLUSIONES:

La resistencia nominal (Rn) es el valor que viene marcado en cuerpo del resistorde acuerdo con alguno de los dos códigos de marcaje estudiados: colores oalfanumérico. Por tanto, es el valor teórico esperado.

Sin embargo, el valor real del resistor no es Rn, sino un valor comprendido entreRn ± tolerancia(%).

Así pues, la tolerancia del resistor es el margen de valores que rodean a laresistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Portanto, puede definirse como la diferencia entre las desviaciones superior e inferiorde la resistencia.

Los valores de resistencia nominal y tolerancia están normalizados a través dela norma UNE 20 531 79 de tal forma que disponemos de una gama de valores ysus correspondientes tolerancias a las que tenemos que acogernos a la hora deelegir la resistencia necesitada.


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Característica de disipación y potencia nominal

Pn (%)

100%

TmaxTS

Tamb (ºC)

La potencia nominal (Pn) es la potencia (en vatios) que puede disipar la resistencia deforma continua, sin que sufra deterioro a una temperatura ambiente especificadadenominada temperatura nominal.

Característica de disipación: A partir de Ts lapotencia disipada por el componente disminuyedesde la máxima (Pn) a medida que aumenta latemperatura del ambiente. La relación entre lareducción en la potencia para cada incremento dela temperatura ambiente es la resistencia térmica(ºC/W).

Por encima de la Máxima Temperatura deFuncionamiento (Tmax) puede producirse ladestrucción del componente por exceso térmico.

1//Rth (Pendiente de caída)

Tmax (Máxima temperaturade funcionamiento)

A mayor tamaño mayorpotencia disipada.


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Tensión nominal, Tensión máxima y Resistencia Críti ca

La Tensión Nominal (Vn) es la tensión continua correspondiente a la potencia nominaly a la resistencia nominal:

nnn RPV ⋅=

La Tensión Máxima (VM) es la máxima tensión continua o alterna eficaz a 50 Hz que eldispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal defuncionamiento. Este valor lo suele dar el fabricante para toda una serie deresistencias

La Resistencia Crítica de una serie Rc, es aquélla en la que coinciden la potencianominal Pn y la tensión máxima VM.

n

Mc P

VR

2

=R>Rc: Limitadas en tensión

R<Rc: Limitadas en potencia


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Coeficiente de Temperatura

La dependencia de la resistencia con la temperatura viene dada por la expresión:

donde:

))(1(....))()(1( 0102

010101 TTRTTTTRR −+≅+−+−+= αβα

dT

TdR

RT

)(1

0

⋅=α

αT es el Coeficiente de Temperatura y puede ser positivo (materiales resistivosmetálicos) o negativo (Carbón y materiales semiconductores).

RESISTOR αT (ppm ºC-1)

Película de Carbón -200 a -1000

Composición -300 a -1200

Película de Au-Pt 250 a 600

Aleación Ni80-Cr20 200

Aleación Ni60-Cu40 20


3.2.2. Características técnicas de los resistores: Respuesta en frecuencia.

La tecnología actual no permite fabricar resistores que tengan un comportamientoresistivo puro en todo el margen de frecuencias de posible utilización. Así, en altafrecuencia un resistor presenta “efectos capacitivos e inductivos” además del efectoresistivo predominante en baja frecuencia.

Por ejemplo, el efecto inductivo es muy significativo en los resistores bobinados y enlos de película de valor óhmico elevado, ya que requieren un “espiralado” paraconseguir una alta resistencia en un cuerpo de poca longitud.

En alta frecuencia se debe considerar al resistor real, no sólo como un elementoresistivo, sino como un dispositivo pasivo más complejo cuyo circuito equivalente es:

C

RL


3.2.2. Características técnicas de los resistores:Tabla Resumen

CARACTERÍSTICA PELÍCULA DE

CARBÓN

PELÍCULA

METÁLICA

POTENCIA

BOBINADO

PRECISIÓN

BOBINADO

Resistencia nominal (Serie) E12 y E24Rmax≤5MΩ

E24Rmax≤4,3MΩ

E12 y E24 No normalizado

Tolerancia (%) ±10% y ±5% ±10%, ±2%, ±1% ±10% y ±5% ±1% y ±0,02%

Estabilidad (% de variación)

1,5% 0,1% a 0,5% <5% 10-5 a 30·10-6

Coeficiente de temperatura (ppm/ºC)

-200 a -1000 +150 a +600 <+200 <+20

Potencia máxima (W) 1/10 a 2 1/10 a 2 alta 1/10 a 2

Temp. máxima (ºC) 125 200 260 a 600 70

Tensión máxima (V) <1000 <1000 7 a 20 V/mm -----------

Comportamiento en alta frecuencia

Bueno excepto espiraladas

bueno malo Bueno hasta 30MHz

Tasa de fallo(cada 109 horas)

3 3 30 18


Índice


3.1. Características comunes de los componentes pasivos3.2. Resistencias lineales

3.2.1. Tecnologías de Fabricación3.2.2. Características técnicas de los resistores3.2.3. Resistores Variables

3.3. Resistencias no lineales





Fijos

Termistores

Variables

Varistores

Fotoresistores

3.2. Resistencias (o Resistores) Lineales

No

Si

Temperatura

Luz

Tensión


3.2.3. Resistores variables

Son resistores con tres terminales, dos fijos en los extremos del componente y unomóvil intermedio. Su resistencia entre uno de los terminales fijos y el móvil vienedeterminada por la posición del móvil sobre el material resistivo.

SÍMBOLO CIRCUITAL

RT: Resistencia Totalβ: Posición relativa del cursor

DESLIZANTE ROTATORIO

MULTIVUELTA



Se utilizan en aquellos circuitos donde es necesario efectuar variaciones de nivelesde tensión eléctrica en aplicaciones tales como: Control de volumen, control de brilloo contraste de la imagen, calibraciones…

SMD TRIMMER MULTIVUELTA

Las características son las mismas que las mencionadas para los resistores linealesmás las derivadas de la posibilidad de variar su valor óhmico:

Resistencias residuales inicial y final

Recorrido del cursor móvil

Modo de desplazamiento del terminal móvil (giro o longitudinal)

Ley de variación de la resistencia (lineal, exponencial, logarítmica…)

Resolución de la variación de la resistencia



( )LT

Linout RR

RVV

+=

β

REOSTATO

Se suele utilizar para ajustar el paso de corriente por una carga

RLVout

Vin

βRT

iL

( )LT

inL RR

Vi

+=

β

RL

VoutVin

1 2

3

iL



POTENCIÓMETRO

Se utiliza como un divisorde tensión variable.

( ) ( ) inRR

LT

L

LTT

LTinout V

RR

R

RRR

RRVV

TL

βββ

βββ

β>>≈

+−=

+−=

2//1

//

Vin

RL Vout

(1-β)RT

βRT

1

2

3Vin

RL Vout


Índice




3.3. Resistencias (o Resistores) No Lineales



Fijos

Variables

No

Si


Termistores

Varistores

Temperatura

FotoresistoresLuz

Tensión


3.3. Resistencias (o Resistores) No Lineales


Termistores

Varistores

Temperatura

Tensión

Los Resistores No Lineales son dispositivos caracterizados porque su relación i(v) no es lineal, ysu valor óhmico depende de otra magnitud, tal como la temperatura (para los termistores) o latensión eléctrica (para los varistores).

Termistores: Coeficiente de Temperatura (αT) alto

Varistores: Coeficiente de Tensión (αV) alto

T

R

RT ∂∂= 1α

V

N

NV ∂∂= 1α

PTC

NTC

0>Tα

0<Tα


Índice



3.3.1. Resistores no lineales: Termistores3.3.2. Resistores lineales: Varistores

3.3.1. Resistores no lineales: Termistores NTC

- T

SÍMBOLO CIRCUITAL DISPOSITIVO REAL RELACIÓN RESISTENCIA – TEMP. ABSOLUTA

[ ] [ ]KBA

T

B

eAR

y

Unidades

Ω

⋅= A, B: Constantes quedependen de la forma delresistor y de la mezclasemiconductora empleada

COEFICIENTE DE TEMPERATURA

2

1

T

B

T

R

RT −=∂∂=α

Unidades de αT

TAREA

2.4

15

12

Cº10

Cº10−−

−−

≈

≈

LinealT

NTCT

α

α

Depende de la temperatura



RELACIÓN RESISTENCIA-TEMPERATURA

-20 20 60 100 140 180 220Temperatura (ºC)

106

105

104

103

102

Res

iste

ncia

(Ω

)

T

B

eAR ⋅=

RELACIÓN v(i) EN DOBLE ESCALA LOGARÍTMICA

10-5 10-4 10-3 10-2

iNTC(A)

100

10

1v N

TC

(V)



3.3.1. Resistores no Lineales: TermistoresRepaso concepto recta de carga y punto de trabajo

VX (V)10 3020

1

2

IX (A)

XIX VX

+

-

Ω==+=

15y 30 :Donde RVE

RIVE XX

E

R

XX VRR

EI

1−=

RECTA DE CARGA

Recta de Carga

Q

Punto de trabajo

Cualquier punto de la recta es un punto posible del circuito. El punto en el que trabaje el circuitodependerá del dispositivo X que se conecte y será el Punto de trabajo del circuito (Q). En dichopunto se satisface la ecuación del circuito (recta de carga) y la relación IX(VX)del dispositivo X.


APLICACIONES

Medida de Temperatura (Ejercicio)

Regulación y compensación de la temperatura

Alarmas (Ejercicio)

Limitación de intensidad

Protección térmica Búsqueda de información

TAREA

2.5



REGULACIÓN Y COMPENSACIÓN DE LA TEMPERATURA

-T Relé M

Potenciómetro

TRT

R1

Vcc Vcc

-T

Potenciómetro

TRT

R1

R2



REGULACIÓN Y COMPENSACIÓN DE LA TEMPERATURA

Péltierenfría

Péltiercalienta

-TPotenciómetro

Vcc


3.3.1. Resistores no lineales: Termistores PTC

+T

SÍMBOLO CIRCUITAL DISPOSITIVO REAL RELACIÓN RESISTENCIA – TEMP. ABSOLUTA

[ ]

⋅=

−Ω 1y

Unidades

KBA

BTeAR A, B: Constantes quedependen de la forma delresistor y del material defabricación empleado.

COEFICIENTE DE TEMPERATURA

BT

R

RT =∂∂= 1α

[ ]15

112

Cº10

Cº10 a10−−

−−−

≈

≈

LinealT

PTCT

α

α

No depende de la temperatura

T(K)

R(Ω)

I II III

αT<0 αT>0 αT<0



T(K)

R(Ω)

I II III

αT<0 αT>0 αT<0

20 40 60 80 100 120 Temperatura (ºC)

106

105

104

103

102

101

100R

esis

tenc

ia (Ω

)

Escala logarítmica

Temperatura en ºC


RELACIÓN RESISTENCIA-TEMPERATURA



RELACIÓN v(i) EN ESCALA LINEAL

0,00 0,05 0,1 IPTC (A)

VP

TC

(V)

5

4

3

2

1

0

VP

TC

(V)

10

1

10-1

10-2

10-3

10-3 10-2 10-1

IPTC (A)

RELACIÓN v(i) EN DOBLE ESCALA LOGARÍTMICA


APLICACIONES

Estabilización de corriente

Medida de temperatura

Regulación y compensación de temperatura

Protección de sobrecargas

Indicador del nivel de un líquido

Búsqueda de información

TAREA

2.6



INDICADOR DEL NIVEL DE UN LÍQUIDO


+T

+T

+T

+T

Consiste en varios PTCs en paralelo y elconjunto en serie con un amperímetro.

Los PTCs que están por encima del nivel dellíquido tienen una temperatura más elevadaque los que están por debajo. Esto se debe aque, en general, la disipación térmica en unlíquido es mayor que en el aire.

La resistencia de los PTCs que estánsumergidos es diferente a los que están al aire.

Si el nivel cambia también lo hará el númerode PTCs sumergidos, y por tanto, la resistenciadel conjunto.

A tensión constante, los cambios en lacorriente se deben a cambios en la resistencia,y en consecuencia a cambios en el nivel dellíquido.


PROTECCIÓN DE SOBRECARGAS


La máxima corriente que circula por un PTCestá limitada, por tanto, colocándolo en seriecon el circuito a proteger nos aseguramos deque nunca pase más corriente de la máximaque permite el PCT.

VP

TC

(V)

10

1

10-1

10-2

10-3

10-3 10-2 10-1

IPTC (A)

+T


Índice



3.3.1. Resistores no lineales: Termistores3.3.2. Resistores lineales: Varistores3.3.3 Resistores no lineales: Fotoresistores

3.3.2. Resistores no lineales: Varistores (VDR)

SÍMBOLO CIRCUITAL DISPOSITIVO REAL

RELACIÓN v(i)


V

α

β

VKI

ICV

⋅=

⋅=βα

α

1

][ 1

== −− VCK

PARÁMETROS DE INTERÉS: 1<β

RESISTENCIA ESTÁTICA: 1−== βCII

VRe

RESISTENCIA DINÁMICA: 1−== ββ CIdI

dVRe




RESISTENCIA ESTÁTICA:

1−== βCII

VRVDR

COEFICIENTE DE TENSIÓN:

( ) 111 −−=

∂∂= VV

R

RV αα

105

8·104

6·104

4·104

2·104

0R

VD

R(Ω

)

0 20 40 60 80 100 VVDR (V)

RELACIÓN RESISTENCIA-TENSIÓN EN ESCALA LINEAL



105

8·104

6·104

4·104

2·104

0

RV

DR

(Ω)

0 20 40 60 80 100 VVDR (V)

RELACIÓN R-V EN ESCALA LINEAL RELACIÓN R-V EN DOBLE ESCALA LOGARÍTMICA

105

104

103

102

101

100

1 10 100 1000 VVDR (V)

RV

DR

(Ω)




ZOOM

10

8

6

4

2

0

I VD

R(A

)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 VVDR (V)


APLICACIONES

Su característica exponencial sugiere su aplicación en circuitos estabilizadores de tensión

Protecciones contra sobretensiones

Pararrayos

Búsqueda de información

TAREA

2.7


V

Los VDRs se utilizan como protección contra las sobre-tensiones causadas por las descargas eléctricas de lastormentas en las antenas. Esta protección se lograuniendo la antena a tierra a través de un VDR. Así,cuando la tensión en la antena es pequeña el valor delVDR es muy grande, y apenas se deriva corriente haciatierra a través de él. Cuando cae un rayo en la antena latensión aumenta bruscamente, haciendo que disminuyael valor del VDR. Esto hace que la mayor parte de lacorriente se derive a tierra a través de él, evitando quecircule por el circuito que se desea proteger.

PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES


Índice



3.3.1. Resistores no lineales: Termistores3.3.2. Resistores lineales: Varistores3.3.3. Resistores no lineales: Fotoresistores

3.3.3. Resistores no lineales: Fotoresistores (LDR )


α−⋅= LARR: Valor de la resistencia [Ω]

L: Iluminación que incide sobre el R. [Lux]

A, α: Constantes de cada resistor.

3.3.3. Resistores no lineales: Fotoresistores (LDR )


APLICACIONES• Apertura y cierre de puertas• Movimiento y paro de cintas trasportadoras• Ascensores• Contadores• Alarmas• Control de iluminación

3.3.3. Resistores no lineales: Fotoresistores (LDR).Ejemplo: Silonex NORPS-12


Curva R – Iluminación Respuesta espectral Dependencia Tª Tolerancia Tensión admisible Potencia de disipación

3.3.3. Resistores no lineales: Fotoresistores (LDR).Curvas características típicas


)log()log()log( LAR ⋅−= αRepresentación lineal

Representación logarítmica

64

Se recomienda la realización de los problemas del libro titulado: PROBLEMAS DE

DISPOSITIVOS USADOS EN ELECTRÓNICA PARA INGENIEROS. RESISTORES LINEALES,RESISTORES NOLINEALES, CONDENSADORES EINDUCTORES.

Problemas propuestos

Dispositivos electrónicos 2013-14.

65

Problema 2.1: Resistores lineales

Se dispone de resistores pirolíticos de carbón de valores R1=100Ω, R2=10 kΩ y R3=1 MΩ. La potencia nominal y latensión máxima de funcionamiento a 20ºC de la serie son: PNS=0,5 W y VMAXS=250 V. Calcular:

a) La potencia máxima que puede disipar cada resistor a 20ºC.

b) La tensión máxima que pueden soportar los resistores R1, R2 y R3 ¿Cuál es la resistencia crítica de la serie?

c) La potencia máxima que puede soportar el conjunto formado por las resistencias R1 yR3 conectadas en paralelo.

d)La potencia máxima que puede soportar el conjunto formado por las resistencias R2 y R3 conectadas en paralelo.

e) Si se utiliza el resistor de 10 kΩ en un circuito en el cual la temperatura de trabajo es de 60ºC. Determinar el valor de laresistencia si el coeficiente de temperatura es de 300 ppm/ºC.

e) Si la resistencia R2=10 kΩ con su coeficiente de temperatura de 300 ppm/ºC se conecta en paralelo con la R3=1 MΩcuyo coeficiente de temperatura es de 200 ppm/ºC ¿Cuál será el coeficiente de temperatura de la resistencia resultante?

f) En un laboratorio de investigación se ha producido una avería en el circuito de latensión de referencia (destrucción de laresistencia de 100Ω del circuito de la figura). Debe efectuarse la reparación con las resistencias cuyas características sonlas del enunciado ¿Cuál será la solución al problema si se utilizan el mínimo número de resistencias?


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R1= 1k± 5%;R2= 1k± 5%;R3= 1k± 5%;

Rth1= 250ºC/W ;Rth2= 500ºC/W ;Rth3= 275ºC/W ;

Se pide:

a) Calcular la máxima tensión de corriente continua aplicable entre los puntos A y B sin que se deterioren los resistores

b)Si entre los terminales A y B se aplica una tensión de 10 V. ¿Qué temperatura alcanzará cada resistor suponiendo que la temperatura ambiente es de 25 ºC ?

c)¿Cuál será el marcado del código de colores del resistor R1?

d) Se quiere sustituir el conjunto formado por las tres resistencias por una única resistencia que aguante como mínimo la tensión calculada en el primer apartado. En este caso calcular cuál sería su valor nominal normalizado en la serie E24, cuál sería su potencia nominal y cuál sería su código de colores.

Pn1= 0,5W ;Pn2= 0,25W ;Pn3= 0,33W ;

Problema 2.2: Resistores lineales


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Se dispone de un termistor NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) comercial modeloK292 del que se conocen sus curvas características representadas en las figuras adjuntas. Sepide:

a) Indicar a que temperatura ambiente corresponde la curva de la figura 1.

b) Se hace circular por el termistor una corriente continua de 7 mA. Una vez alcanzado elrégimen estacionario, suponiendo que la temperatura ambiente es la hallada en el apartado a),calcular: la tensión VNTC, la resistencia estática, la potencia disipada por la NTC, latemperatura en el cuerpo del termistor y la resistencia térmica del NTC.

c) Con los datos de las gráficas, calcular los parámetros A y B de la ecuacióndel termistor (R= Ae(B/T) ).

d) ¿Qué temperatura alcanzará el cuerpo del termistor, en régimen estacionario, cuando en susbornes la tensión sea máxima?

Problema 2.3: Resistores no lineales. NTC



1

10

100

1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01

I NTC (A)

V NTC (V)

Problema 2.3 : Resistores no lineales. NTC


1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Temperatura (ºC)

Res

iste

ncia

(ohm

.)

R ntc


70

Se quiere diseñar el circuito detector de incendios de la figura que se muestra a continuación.

Cuando la corriente por el relé sea de 20mA, éste se accionará y activará los circuitos de protección contra incendios (nomostrados en la figura). El relé es un dispositivo electro-mecánico que puedeser modelado como una resistencia ideal, ennuestro caso su valor óhmico será de 210Ω. Cuando la corriente que pasa a través del relé es superior a su corriente deactivación (20mA) el relé cierra un contacto, si la corriente es inferior,lo abre.La resistencia que detecta la variación de la temperatura es un termistorNTC, el cual tiene una ley de variación con latemperatura de RNTC(T)=A·eB/T, donde B=4500K y RNTC(25ºC)=2kΩ.El valor de la resistencia del potenciómetro viene dado en función de la posición del cursor por la ecuación:

Donde L es el recorrido total del cursor del potenciómetro yx la distancia que hay entre el borne izquierdo delpotenciómetro y el cursor.


12V

210 Ω (Relé)

POTENCIÓMETRO

X

- T

( ) LxL

xxR ≤≤

+= 01ln3

2000



Se pide:a) Calcular el valor de la resistencia total del potenciómetro.b) Obtener el valor de la resistencia de la NTC a una temperatura de 80ºC.c) Determinar el valor de la intensidad de corriente que atraviesa el circuito cuando el potenciómetro presenta su máxima resistencia y la temperatura es de 25ºC.d) La posición del cursor en % de la longitud del recorrido total para que el relé se accione a la temperatura de 80ºC, siendo ésta la temperatura que se estima que haya a causa de un incendio.e) Calcular el coeficiente de temperatura del termistor NTC a una temperatura de 25ºC.


12V

210 Ω (Relé)

POTENCIÓMETRO

X

- T

Problema 2.5 : Resistores no lineales. LDR


En una ciudad se dispone de un circuito de control para la puesta en marcha automática de las luces de las farolas. El sensor utilizado es una fotorresistencia LDR.

El circuito de control activa el alumbrado cuando la tensión Vx disminuye por debajo de 6.8 V y no lo apaga hasta que Vx supere los 7.75 V (hay un ciclo de histéresis en el control). Calcular:

a) La expresión R = f(L).

b) La R necesaria para que las luces se enciendan cuando la iluminación baje de 150 Lux (con 150 Lux el alumbrado tiene que estar encendido). Hay que usar resistencias normalizadas de la serie E-24.

c) ¿Con qué iluminación volverán a encenderse las luces usando la R calculada en el apartado anterior?.

CIRCUITO DE CONTROL

+ 20 V

LDR

RVx

ALUMBRADO

R (Ω)

L (Lux)

104

102

10310

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