Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

Resistencias Variables

Experiencia Nº 5

I. OBJETIVOS

- Mostrar cómo se comportan las resistencias variables.

- Caracterizar sensores resistivos.

- Determinar las curvas características de las resistencias variables.

II. MATERIALES

- La tarjeta insertable UniTrain-I de Resistencias variables, SO42303-7B, sirve para analizar esta clase de resistencias, siendo posible estudiar los siguientes tipos:

Fotorresistencia Termorresistencia con coeficiente negativo de temperatura (NTC) Termorresistencia con coeficiente positivo de temperatura (PTC) Varistores (VDR)

III. MARCO TEÓRICO

Tipos de resistencias variables

* Potenciómetros

Los potenciómetros varían su resistencia entre cero ohmios (Ω) y un valor máximo que aparece indicado en el componente. Para variar el valor de la resistencia es necesario girar un eje o desplazar un cursor.

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Potenciómetro Símbolo de un potenciómetro

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Luego, nos encontramos con las resistencias no lineales, 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:

* Resistencias variables con la luz (fotorresistencias): LDR (resistor dependiente de la luz)

Estas resistencias, también conocidas se caracterizan por su disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.

Limitaciones

Sensibilidad a la T°(semiconductores) Respuesta espectral estrecha Ruido térmico asociado

Estas resistencias disminuyen tremendamente su valor cuando aumenta la cantidad de luz que reciben, pasando de miles de ohmios a solamente unas decenas. Pensemos en la ley de Ohm. Si disminuye la resistencia, la intensidad aumenta.

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Resistencia LDR Símbolo de una resistencia LDR

Resistencia LDR de día

Resistencia LDR de noche

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* Resistencias variables con la temperatura (termistores): NTC y PTC

En estas resistencias, cuyo valor óhmico cambia con la temperatura, además de las características típicas en resistencias lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, etc., que son similares para los termistores, hemos de destacar otras:

Resistencia nominal: Es la resistencia que presenta a la temperatura ambiente (25°).

Autocalentamiento: Este fenómeno produce cambios en el valor de la resistencia al pasar una corriente eléctrica a través de ella. 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.

NTC. Disminuyen su resistencia al aumentar la temperatura. (Coeficiente negativo de temperatura.) T ↑ R ↓

PTC. Aumentan su resistencia al aumentar la temperatura. (Coeficiente positivo de temperatura.) T↑ R ↑

* Varistores o VDR (resistor dependiente del voltaje)

Estos dispositivos (también llamados VDR) experimentan una disminución en su valor óhmico 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.

Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios.

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Símbolo de una resistencia NTC

Símbolo de una resistencia PTC

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* EFECTO JOULE

Se conoce como Efecto Joule al fenómeno por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor el físico británico James Prescott Joule. El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un aumento de la temperatura en el propio cable.

Las aplicaciones de este efecto se basan en el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras y las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc., en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente.

Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los

aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disminuya el calor generado y

evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos como podían ser los circuitos

integrados. E inclusive las lámparas incandescentes que producen más energía calorífica que

lumínica.

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IV. PROCEDIMIENTO

Característica estática de resistencia

En la presenta experiencia analizamos las diferentes respuestas de las resistencias NTC, LDR, VDR y PTC.

Montamos el circuito experimental, y utilizamos los instrumentos virtuales del programa de computadora: la fuente de tensión continua, el voltímetro A y el amperímetro B.

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Circuito experimental

Voltímetro A

Amperímetro

Fuente de tensión continua

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* Para el NTC:

Tensión de fuente continua (V) Voltímetro U = (V) Amperímetro I = (mA) Temperatura (°C)

1 0.8 4.4 La temperatura no mostraba significante

variación2 1.63 9.43 2.4 154 3.06 23.8 29.55 3.58 34.4 296 3.84 49.6 287 3.94 50 278 3.88 72 269 3.87 87 25

10 3.8 89 23

Gráfica de I vs U

Ahora calculamos la resistencia y la potencia:

Tensión de fuente continua (V) P = U × I R = U / I1 3.52 0.18182 15.322 0.17343 36 0.164 72.828 0.12855 123.152 0.10406 190.464 0.07747 197 0.07888 279.36 0.05389 336.69 0.0444

10 338.2 0.0426

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.51

1.52

2.53

3.54

4.5

U

I

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Gráfica de R vs P

* Para el PTC:

Tensión de fuente continua (V) Voltímetro U = (V) Amperímetro I = (mA)

0.5 0.35 4.71 0.77 9.7

1.5 1.18 14.92 1.59 203 2.2 284 3 395 3.8 496 4.6 587 5.6 59

Gráfica de U vs I

7

0 10 20 30 40 50 60 700

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

0.020.040.060.08

0.10.120.140.160.18

0.2

P

R

I

U

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Ahora calculamos la potencia y la resistencia de los datos obtenidos.

Tensión de fuente continua (V)

P = U × I R = U / I

0.5 1.645 0.07441 3.589 0.0793

1.5 17.582 0.07912 31.8 0.07953 61.6 0.07854 117 0.07695 186.2 0.07756 266.8 0.07937 330.4 0.0949

Gráfica de R vs P

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0 50 100 150 200 250 300 3500

0.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0.1

P

R

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IV. CUESTIONARIO

1. ¿Por qué es necesario esperar aproximadamente un minuto antes de medir la corriente después de realizar una modificación de la tensión?

a) En primer lugar, la tensión de alimentación debe estabilizarse.

b) La resistencia NTC se calienta ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la resistencia y la medición solo se puede realizar después de que la temperatura haya alcanzado su valor estacionario.

c) La resistencia NTC se enfría ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la resistencia y la medición solo se puede realizar después de que la temperatura haya alcanzado su valor estacionario.

d) No existe ningún motivo en especial para esperar antes de medir la corriente.

2. ¿Qué afirmaciones podría realizarse en relación con la característica obtenida?

a) La pendiente de la característica es constante

b) La pendiente de la característica no varía

c) La tensión en la resistencia NTC adopta un valor máximo

d) La tensión en la resistencia NTC aumenta continuamente.

e) Si la tensión asciende, disminuye la pendiente de la característica.

f) Si la tensión asciende, aumenta la pendiente de la característica

3. ¿A qué conclusión puede arribar a partir de las dos características obtenidas?

a) Si la temperatura aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC.

b) Si el consumo de potencia aumenta, se incrementa el valor de la resistencia NTC.

c) Si el consumo de potencia aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC.

d) Si el consumo de potencia aumenta, disminuye la temperatura de la resistencia NTC.

e) Si el consumo de potencia aumenta, aumenta la temperatura de la resistencia NTC.

f) Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberían operar con bajas intensidades de corriente para evitar los efectos del calentamiento.

g) Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberían operar con elevadas intensidades de corriente para obtener resultados estables.

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V. CONCLUSIONES

En los materiales semiconductores, la cantidad de portadores de carga se eleva con la temperatura. Cuando fluye corriente a través de una resistencia se produce calor.

La máxima disipación de energía en forma de calor producida por el paso de un flujo de

electrones, se presenta en un circuito eléctrico serie.

VI. SUGERENCIAS Y/O RECOMENDACIONES

Es recomendable que en el experimento se cuente con un termómetro, con el fin de obtener más datos cuando se utilizan los termistores. Se sugiere que se cuente con mayores implementos para experimentar con el LDR; e incluso poder llegar a obtener mediciones.

VIII. ENLACES WEB DE INTERÉS

http://www.webelectronica.com.ar/news12/nota03.htm http://www.wikiciencia.org/electronica/rlc/resistores/index.php http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Tutorial/TECNO2.pdf http://raulcaroy.iespana.es/FISICA/37%20electrodinamica%20i.pdf http://www.oocities.org/fisicaufavaloro/informes/infor_em/r_t_2k1.pdf

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HOJA DE INCIDENCIAS

APLICACIONES DE LOS TERMISTORES

El termistor es una resistencia termoestable que puede ser utilizada tanto en circuitos de continua como en corriente alterna.

Como su nombre lo indica, el termistor es una resistencia termosensible. A pesar de ser un dispositivo semiconductor de dos terminales, el termistor no es un rectificador. El cambio de temperatura puede provenir del exterior o puede resultar del paso de corriente a través del termistor. Esta propiedad da lugar a la alinealidad de la característica resistiva del termistor.

La acción del termistor puede aprovecharse de varias maneras para modificar el comportamiento de los circuitos eléctricos. Debido a la simplicidad y reducido tamaño del termistor, muchas de sus aplicaciones son especialmente atractivas. Describiremos a continuación algunas de sus aplicaciones típicas.

Existen tres grupos de aplicaciones:

1. Aplicaciones en las que la corriente que circula por ellos, no es capaz de producirles aumentos apreciables de temperatura y por tanto la resistencia del termistor depende únicamente de la temperatura del medio ambiente en que se encuentra.

2. Aplicaciones en las que su resistencia depende de las corrientes que lo atraviesan.

3. Aplicaciones en las que se aprovecha la inercia térmica, es decir, el tiempo que tarda el termistor en calentarse o enfriarse cuando se le somete a variaciones de tensión.

Aplicaciones:

* Medición de temperatura:

El termistor puede utilizarse como elemento termosensible de buena sensibilidad. Para esta aplicación, puede montarse un termistor pequeño en la punta de una sonda. La figura 4 muestra varios circuitos para la medición de temperaturas.

En la figura A, el termistor, T, está montado en serie con una fuente de cc, una resistencia ajustable limitadora de corriente, R, y un instrumento de medición de corriente continua (M).

En la figura B se emplea un óhmetro convencional para indicar la resistencia del termistor a medida que cambia con la temperatura. La deflexión del instrumento puede ser referida a una calibración resistencia–temperatura, o la escala del instrumento o la escala del instrumento puede ser graduada directamente en grados a partir de dicha calibración.

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La figura C ilustra un tipo de circuito puente para verificar temperaturas midiendo la resistencia del termistor.

Existen otros tipos de circuitos, por ejemplo:

El circuito de la figura (a) es indicado para medir una temperatura en un margen reducido, por ejemplo la del agua en automóviles. Consiste en una batería, una resistencia de ajuste en serie, un termistor y un micro amperímetro. La corriente a través del circuito varía de forma no lineal con la temperatura debido a la variación de la resistencia del termistor, pero la escala del micro amperímetro se puede graduar según convenga.

La (b) es una aplicación de compensación térmica. Se trata de compensar la sensibilidad no deseada de un galvanómetro de hilo de cobre a la temperatura. Como la variación de resistencia del cobre tiene coeficiente positivo, al añadir en serie un resistor con variación negativa puede hacerse que el conjunto presente coeficiente de temperatura casi nulo.

Un control dependiendo de la temperatura se basa en el circuito de la figura (c). Cuando la temperatura ambiente supera un cierto valor, se reduce la resistencia de la NTC con lo que aumenta la corriente y se acciona el relé.

El flujo de un líquido se puede medir con el circuito de la (d). Un calefactor inmerso en el líquido libera calor que es transportado por el líquido que fluye, de manera que se crea una diferencia de temperatura entre el líquido, aguas arriba y aguas abajo del calefactor, Esta diferencia de temperaturas depende de forma no lineal, de la velocidad del líquido, y se puede medir con dos termistores.

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La resistencia del termistor colocado sobre el abdomen del niño varía rápidamente con la temperatura. Esto suministra información a un circuito eléctrico que controla la temperatura de la incubadora, compensando así el irregular sistema de control de la temperatura del niño.

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* Regulador de tensión

Dentro de sus limitaciones para el manejo de potencia, el termistor puede emplearse como regulador de tensión, especialmente para tensiones bajas. En el circuito simple de la figura estabiliza una tensión de salida contra variaciones de la tensión de entrada.

R1 es un resistor limitador de corriente, similar al mismo resistor en un circuito regulador con diodo tener o válvula de vacío con gas. El valor de R2 debe elegirse para el máximo efecto regulador con respecto a la característica EI del termistor usado.

El efecto de regulación de tensión proviene del hecho de que la corriente a través del termistor y por lo tanto la caída de tensión sobre el mismo, aumenta en una proporción algo más que lineal con la tensión aplicada. Un pequeño cambio en la tensión de salida (caída de tensión sobre el termistor), resulta así de un cambio mayor de la tensión (aplicada) de entrada.

Una característica particularmente deseable de este circuito es que puede ser usado tanto para alterna como para cc.

* Medida de la velocidad de fluidos

El fluido (flow) se halla ligeramente calentado por una pequeña resistencia que proporciona un determinado número constante de calorías.

De esta forma tendremos que las indicaciones del micro amperímetro, colocado en una de las ramas del puente, dependerán de la diferencia de temperaturas (T1-T0) a que se encuentran los termistores, y naturalmente esta diferencia es función de la velocidad del fluido.

Si la velocidad del fluido es nula, los dos termistores estarán a la misma temperatura, para este caso ajustaremos el puente para que el indicador (micro amperímetro) no se desvíe.

Si aumenta la velocidad del fluido, la temperatura T0 disminuirá y la T1 aumentará, provocando esta diferencia de temperatura que las variaciones en los termistores desequilibren el puente de resistencias y el micro amperímetro convenientemente graduado nos indique dicha velocidad.

* Circuitos de retardo de tiempo

La característica corriente en función del tiempo, puede aprovecharse para ser utilizada en circuitos temporizadores extremadamente sencillos. Veamos dos circuitos de retardo básicos, el de activación retardada y el de desactivación retardada.

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Activación retardada

La siguiente figura muestra un sencillo circuito de retardo con un termistor. Consta de una batería, un interruptor, un termistor NTC, un reóstato y un relé, conectados en serie.

Inicialmente se cierra el interruptor, circulando por el circuito una corriente que es insuficiente para cerrar el relé. Sin embargo, debido a la característica corriente-tiempo del termistor NTC, la intensidad va aumentando con el tiempo hasta tomar un valor estable que provoca la activación del relé. Puede obtenerse un retardo variable desde unos pocos milisegundos hasta algunos minutos según sea el tipo del termistor. El intervalo de tiempo puede ajustarse mediante el reóstato, deforma que ha mayor resistencia de éste corresponderá un mayor retardo.

Desactivación retardada

Si el relé del anterior circuito, se mantiene normalmente cerrado, se puede obtener un comportamiento inverso. El circuito controlado está en funcionamiento cuando el interruptor está cerrado y continúa en funcionamiento durante un cierto tiempo predeterminado cuando es desconectado por el relé.

* Anemómetro

Circuito que permite medir la velocidad del viento. El termistor posibilita la confección de un anemómetro sin partes móviles ni ruido mediante un circuito bastante sencillo. Se trata de un puente de cuatro ramas (R1, R2, R3, R4) en el que dos de ellas (R1 y R4) son termistores adaptados. Una rama del puente (R5) es un reóstato para equilibrar a cero el puente (ajustando previamente a cero el miliamperímetro M1). El reóstato R3 es el control de calibración.

En el exterior, expuesto al viento se monta rígidamente un termistor (R1) mientras que el otro termistor trabaja situado en una zona de aire en reposo y a la misma temperatura que el aire donde está el primer termistor. El primer paso es equilibrar el puente, ajustando el reóstato R5. Cuando el termistor R1 es expuesto al viento, su temperatura, y por consiguiente su resistencia

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varía. Esta variación desajusta el puente causando una desviación en el miliamperímetro M1). Como que esta variación depende de la resistencia, y a su vez de la velocidad del viento, la escala del medidor puede graduarse, con la ayuda de un reóstato de calibración R3, en unidades de velocidad (m/s, Km/h,…). Inversamente, si el puente es equilibrado de nuevo a cada nueva velocidad, el dial del reóstato R5 puede ser calibrado directamente en unidades de velocidad.

Este instrumento, presenta una ventaja importante respecto a anemómetros mecánicos y es su resistencia a fuertes vientos.

* Manómetro de vacío

El siguiente circuito actúa como un manómetro de vacío, mediante el cual podemos cuantificar el grado de vacío en un recinto, valiéndose de un par de termistores:

De nuevo, nos encontramos con un puente de cuatro ramas, dos de las cuales son termistores acoplados. Otra rama R4, es un reóstato para equilibrar el puente y R3 es el control de calibración. Uno de los termistores se coloca dentro de una cámara de vacío, mientras que el otro se encuentra en aire en reposo. Los dos experimentan la misma magnitud de autocalentamiento debida a la corriente del circuito.

Antes de que en la cámara se haga el vacío equilibramos el puente mediante R4 ajustándose M1 a cero. Cuando se extrae el aire de la cámara, el termistor R5 puede liberar parte de su calor (en el aire que le rodea) en mayor cantidad que el termistor R2, puesto que este último no tiene aire a su alrededor. De esta forma, se produce un cambio de resistencia distinto en ambos termistores desequilibrándose el puente y desviándose M1.

Como esta desviación depende de la resistencia y, por consiguiente, del grado de vacío, la escala del medidor puede graduarse directamente en unidades de vacío (mm. de mercurio, grados Torricelli, etc.). Inversamente, si el puente se equilibra en cada nivel de vacío, el dial del reóstato R4 puede calibrarse para medir directamente unidades de vacío.

* Accionamiento retardo de relees

Si queremos que el relé actúe con cierto retraso, utilizaremos el circuito de la figura.

Al aplicar una tensión V, como la NTC tiene una resistencia grande, toda la tensión estará aplicada prácticamente sobre la propia NTC, y el relé no estará accionado.

Debido al paso de la corriente por la NTC, esta se calentará, y por tanto disminuirá su resistencia, aumentando por tanto la caída de tensión en el relé.

En el momento que el relé actúe cerrará sus contactos, y con uno de ellos cortocircuitaremos la NTC, para que se enfríe y pueda más tarde poder volver a provocar un retardo en el relé

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El tiempo de este retardo puede variar entre algunos segundos hasta varios minutos eligiendo apropiadamente el resistor NTC.

* Medidor de caudal

El siguiente circuito, basado en el principio del anemómetro, se emplea para medir el caudal de gases o líquidos. Es un puente de cuatro ramas (R1, R2, R3, R4, R5), en el cual dos ramas (R2 y R5) son termistores acoplados. Una rama (R4) es un reóstato para equilibrar a cero el puente (ajustando inicialmente el miliamperímetro a cero) mientras que el otro reóstato R3, es el control de calibración.

Los dos termistores se encuentran en el conducto por el que circula el gas o líquido, sin embargo, mientras que R2 está inmerso en dicha corriente, R5 está situado en una cámara cerrada pero que tiene comunicación con el conducto. Es decir, ambos termistores se encuentran rodeados por el mismo medio pero en condiciones distintas, como ya ocurría en el anemómetro.

Con la adecuada selección de parámetros del circuito y termistores, cada uno experimentará el mismo autocalentamiento. El funcionamiento es el siguiente, una vez abierto el canal al flujo de líquido o gas, el miliamperímetro es ajustado mediante R4. El termistor R2 puede liberar parte de su calor por disipación en el medio que circula, en cambio el termistor no puede hacerlo en la misma proporción al encontrarse protegido dentro de la cámara. El resultado es que ambos termistores no tienen la misma resistencia desequilibrándose el puente y desviándose la aguja de M1. Puesto que esta desviación depende de la variación de resistencia de R2, y por consiguiente de la velocidad del medio en el conducto, la escala del amperímetro puede ser

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graduada (con ayuda del reóstato R3 del control de calibración) en unidades de caudal: cm/s, m/min. , etc. Se puede también utilizar el amperímetro como referencia de cero y el reóstato R4 ser calibrado directamente en unidades de canal.

* Analizador de gas

Mediante este analizador de gas, podremos conocer la relación entre dos gases cualesquiera, y la concentración del uno en el otro.

El circuito de medición del analizador de gas es un puente de cuatro ramas en el que dos de ellas son termistores. Cada uno de estos termistores está montado en una cavidad distinta de un bloque de latón llamado célula de conductividad térmica, y que está llena de aire o gas (o expuestas a flujo).

Las resistencias de los brazos del puente se eligen, con respecto a la resistencia del termistor, de modo que tenga lugar un autocalentamiento apreciable en este último. El puente se equilibra inicialmente con aire en ambas cavidades. Si entonces se introduce en una de las cavidades algún otro gas cuya conductividad térmica sea distinta a la del aire, el autocalentamiento del termistor en aquella cavidad aumentará, provocando un desajuste en el puente. Mediante el control de calibración puede ajustarse esta desviación a plena escala en el medidor e indicará el 100% de gas.

* Protección de los filamentos de válvula

Esta es una aplicación típica de un NTC, la protección de los filamentos de válvula, que son muy sensibles al "golpe" de encendido o turn-on. Conectando un NTC en serie protege del golpe de encendido, puesto que cuando el NTC está a temperatura ambiente (cuanto mas frío mayor resistencia) limita la corriente máxima y va aumentando la misma según aumenta la temperatura del NTC, que a su vez disminuye su resistencia hasta la resistencia de régimen a la que haya sido diseñado. Hay que elegir correctamente la corriente del dispositivo y la resistencia de régimen, así como la tensión que caerá en sus bornes para que el diseño funcione correctamente.

*Alarma/control de llama piloto

En muchas instalaciones domésticas o industriales es importante conocer cuando se apaga accidentalmente una luz piloto o una llama continua. Este circuito emplea un termistor del tipo PTC.

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En este montaje, el PTC se monta rígidamente cerca de la llama de forma que es calentado con seguridad por esta última pero sin ser dañado por el calor. Este termistor se conecta en serie con la fuente de alimentación y remotamente a un dispositivo de alarma adecuado (lámpara, timbre,…) o un dispositivo de control (válvula accionada eléctricamente para el corte del suministro de gas).

Mientras la llama está encendida, el termistor PTC está caliente y su resistencia es elevada (del orden de 100kohm.). La corriente del circuito es demasiado pequeña, por consiguiente para activar el dispositivo de control o alarma. Cuando la llama se apaga, la resistencia del termistor desciende hasta su valor en frío, aumentando la corriente y activándose el dispositivo.

APLICACIONES DEL LDR Y VDR

PARA EL LDR

El LDR (resistor dependiente de la luz) es una resistencia que varía su valor dependiendo de la cantidad de luz que la ilumina.

Los valores de una fotorresistencia cuando está totalmente iluminada y cuando está totalmente a oscuras varía.

Puede medir de 50 ohmios a 1000 ohmios (1K) en iluminación total y puede ser de 50K (50,000 Ohms) a varios megaohmios cuando está a oscuras.

El LDR tiene una fabricación con materiales de estructura cristalina y utiliza propiedades fotoconductoras. Los cristales utilizados más comunes son: sulfuro de cadmio y seleniuro de cadmio.

El valor de la fotorresistencia (en Ohmios) no varía de forma instantánea cuando se pasa de luz a oscuridad o al contrario, y el tiempo que se dura en este proceso no siempre es igual si se pasa de oscuro a iluminado o si se pasa de iluminado a oscuro

Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en muchas aplicaciones, especialmente aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de estado (oscuridad a iluminación o iluminación a oscuridad) y a exactitud de los valores de la fotorresistencia al estar en los mismos estados anteriores.

Su tiempo de respuesta típico es de aproximadamente 0.1 segundos.

Pero hay muchas aplicaciones en las que una fotorresistencia es muy útil. En casos en que la exactitud de los cambios no es importante como en los circuitos:

- Luz nocturna de encendido automático, que utiliza una fotorresistencia para activar una o más luces al llegar la noche.

- Relé controlado por luz, donde el estado de iluminación de la fotorresistencia, activa o desactiva un Relay (relé), que puede tener un gran número de aplicaciones

PARA EL VDR

La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor óhmico cuando aumenta bruscamente la tensión. De esta forma bajo impulsos de tensión se comporta casi como un cortocircuito y cuando cesa el impulso posee una alta resistividad.

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Sus aplicaciones aprovechan esta propiedad y se usan básicamente para proteger contactos móviles de contactores, reles, interruptores. Se emplean generalmente como estabilizadores de tensión, como supresores de picos de tensión en redes eléctricas (transporte de energía), en redes de comunicación (telefonía), para evitar sobretensiones en componentes delicados colocándolas en paralelo con ellos.

* DE LA GUÍA: GRAFICAR LA TABLA, LINEALIZARLA Y DETERMINAR B

Temperatura en medición en °C 0 20 25 40 60 80 100 120

Valores básicos en ohmios 16325 6245 5000 2663 1244 627.5 339 194.7

Todas las temperaturas en grados Kelvin.

T (K) R Ln(R) T2 Ln(R)2 T × Ln(R)273 16325 9.7005 74529 94.0997 2648.2365293 6245 8.7395 85849 76.3789 2560.6735298 5000 8.5172 88804 72.5427 2538.1256313 2663 7.8872 97969 62.2079 2468.6936333 1244 7.1261 110889 50.7813 2372.9913353 627.5 6.4417 124609 41.4955 2273.9201373 339 5.826 139129 33.9423 2173.098393 194.7 5.2715 154449 27.7887 2071.6995

2629 59.5097 876227 459.237 19107.4381

Procedemos a linealizar la curva; para obtener una ecuación de la siguiente forma:

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VDR para limitar la tensión anódica de pico y oscilaciones amortiguadoras en las etapas de salida vertical de CRT.

0 20 40 60 80 100 120 1400

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

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ln (R )=ln (a )+bx→ ln (R )=A+bx

Con los datos de la tabla, hallamos b y A. Consideramos 4 cifras decimales y método de truncamiento:

b= 8×19107.4381−2629×59.50578×876227−(2629 )2

=52859.505−156451.0017009816−6911641

b=−3591.496598175

=−0.0365

A=59.5097×876227−2629×19107.43818×876227−(2629 )2

= 2144005.9−50233454.87009816−6911641

A=1910051.1498175

=19.4606

Por consiguiente, con ambos resultados obtenemos:

ln (R )=19.4606−0.0365 x…(1)

Luego de obtener la ecuación lineal, procedemos a conseguir la ecuación exponencial:

R(T )=ae−0.0365 T

Entonces, aplicamos antilogaritmo natural a “A”, ya que hemos utilizado el logaritmo natural:

a=e19.4606=2918258

Obtenemos:

R (T )=2918258 e−0.0365T…(2)

R (T )2918258

=e−0.0365T

ln ( R (T )2918258 )=−0.0365T→ ln (R (T ) )−ln (2918258 )=−0.0365T

ln (R (T ) )−14.8864=−0.0365T …(3)

De la guía, sabemos que:

R (T )=R (T 0 ). eB ( 1T− 1

T0)

De donde: T 0=25 °C=298K , y para R0=5kΩ, reemplazando en la ecuación anterior:

R (T )=5000Ω.eB ( 1T− 1

298 )…(4 )

20

Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

R (T )5000

=eB ( 1T − 1

298)

ln ( R (T )5000 )=B( 1

T− 1298

)→ ln (R (T ) )−ln (5000 )=B( 1T

− 1298

)

ln (R (T ) )−8.5171=B ( 1T

− 1298

)…(5)

Igualando (3) y (5)

ln (R (T ) )−14.8864=−0.0365T→ ln (R (T ) )=−0.0365T+14.8864

ln (R (T ) )−8.5171=B ( 1T

− 1298

)→ ln (R (T ) )=B( 1T− 1298 )+8.5171

Tenemos:

−0.0365T+14.8864=B( 1T − 1298 )+8.5171

−0.0365T+14.8864=B( 1T − 1298 )+8.5171

6.3693=B( 1T − 1298 )+0.0365T

B=6.3693+0.0365T

( 1T − 1298 )

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