Instrumental y Dispositivos Electrónicos

Transcripción

1 Instrumental y Dispositivos Electrónicos DepartamentoAcadémico Electrónica Facultad de Ingeniería 2014 FI-UNER -DAE -IDE

2 Componentes Electrónicos Pasivos Resistor Capacitor Inductancia Transformadores Diodo Cables Interruptores Relés Conectores Activos Transistor Transistor Bipolar de Juntura (TBJ) Transistor de Efecto de Campo (FET)

3 Resistencia - Resistor Son componentes fabricados especialmente para que ofrezca una determinada resistencia eléctrica al paso de la corriente y supone una pérdida de energía en forma de calor Símbolo: Unidad: Ohm [Ω] FI-UNER -DAE -IDE

4 Resistencia R = ρ.l / S [Ω] donde: ρ: es la resistividad del material en [Ω.m]. L: la longitud [m]. S: la sección [m 2 ] Materiales utilizados Carbón Metales o aleaciones FI-UNER -DAE -IDE

5 Resistencia Características técnicas Resistencia nominal, Rn Tolerancia Potencia nominal, Pn Tensión nominal, Vn Tensión máxima de funcionamiento, Vmax. Temperatura nominal, Tn Temperatura máxima de funcionamiento, Tmax Estabilidad y derivas Ruido FI-UNER -DAE -IDE

6 Resistencias Resistencias lineales fijas Resistencias variables Resistencias no lineales FI-UNER -DAE -IDE

7 Resistencias lineales fijas Su valor de resistencia es constante y esta predeterminado por el fabricante. Se clasifican en: Resistores de Carbón Resistores metálicos FI-UNER -DAE -IDE

8 Resistencias fijas de carbón Es el tipo más utilizado, están construidas en base a carbón y grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia. FI-UNER -DAE -IDE Aglomeradas: Robustez mecánica y eléctrica Elevado coeficiente de temperatura ( R/ C) Elevado nivel de ruido Sensibles a la humedad Capa de carbón: Bajo coeficiente de temperatura ( R/ C) Ruido prácticamente nulo Mas precisas que las aglomeradas. Disponibles para voltajes mayores

9 Resistencias lineales de carbón Valores típicos y características técnicas FI-UNER -DAE -IDE

10 Resistencias fijas metálicas Están constituidas por metales, óxidos y aleaciones metálicas como material base. Tipos: De capa metálica De película metálica Bobinadas FI-UNER -DAE -IDE

11 Resistencias metálicas De capa metálica Están constituidas por aleaciones de NiCro capa de oro y platino aleados. Características: Gran estabilidad y precisión. Bajo coeficiente de temperatura ( R/ C) Reducido nivel de ruido Rangos reducidos de potencia/tensión FI-UNER -DAE -IDE

12 Resistencias metálicas De película metálica Están constituidas por metales, óxidos y aleaciones metálicas como material base. Características: Bajo rango de potencias (<1/2 w). Aplicado a redes de resistencias. FI-UNER -DAE -IDE

13 Resistencias metálicas Bobinadas Están constituidas hilo de una aleación resistiva que es bobinado sobre un tubo de cerámica o de fibra de vidrio. Características: Gran disipación de potencia y elevadas temperaturas de trabajo. Elevada precisión Coeficiente de temperatura bajo. Considerables efectos inductivos Tolerancias muy pequeñas Valores ohmicosbajos en aleaciones de Cu y altos en aleaciones de NiCr. FI-UNER -DAE -IDE

14 Resistores lineales fijos de metal Valores típicos y características técnicas FI-UNER -DAE -IDE

15 Identificación de resistencias fijas Código de colores para 4 bandas 1ra cifra 2da cifra multiplicador R = 12 x 10 3 R = Ω Tolerancia ±10 % Ω< R < Ω FI-UNER -DAE -IDE

16 Identificación de resistencias fijas Código de colores para 5 bandas 1ra cifra 2da cifra 3ra cifra multiplicador R = 125 x 10 2 Ω R = Ω Tolerancia ±0.5 %(62,5 Ω) 12437,5 Ω < R < 12562,5 Ω FI-UNER -DAE -IDE

17 Resistencias lineales fijas Valoresestándar FI-UNER -DAE -IDE

18 Resistencias lineales fijas. Valoresdeprecisión FI-UNER -DAE -IDE

19 Identificación de resistencias fijas Código de marcas Se especifica el valor nominal y la tolerancia del componente. LETRA CÓDIGO R K M G T COEFICIENTE MULTIPLICADOR x1 x10 3 x10 6 x10 9 x10 12 Valor de la resistencia en ohmios Código de marcas 0,1 R10 3,32 3R32 59,04 59R04 590,4 590R4 5,90K 5K9 Valor de la resistencia en ohmios Código de marcas 10K 10K 2,2M 2M2 1G 1G 2,2T 2T2 10T 10T FI-UNER -DAE -IDE

20 Identificación de resistencias fijas Tolerancias TO LERANC IAS SIM ÉTRICAS TO LERANC IAS ASIM ÉTRICAS Tolerancia % Letra código Tolerancia Letra código +/- 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 - - FI-UNER -DAE -IDE

21 Resistencias lineales fijas Potenciasdisponibles 10W 5W 2W 1W 1/2 1/4 1/8 50W FI-UNER -DAE -IDE

22 Resistencias variables Su valor de resistencia puede variar dentro de determinados límites mediante un tercer terminal que se puede mover desplazándose sobre el elemento resistivo. El desplazamiento puede ser angular o longitudinal. Símbolo FI-UNER -DAE -IDE

23 Resistencias variables Tipos: Potenciómetros Trimmers o resistencias ajustables Reóstatos

24 Resistencias variables Rotatorias Estandar (1 vuelta) FI-UNER -DAE -IDE Precisión (1 vuelta) Multivuelta (3, 5 o 10 vueltas)

25 Resistencias variables Deslizables 30, 60 y 70 mm FI-UNER -DAE -IDE

26 Resistencias variables Características técnicas Recorrido mecánico Recorrido eléctrico Resistencia nominal (Rn) Temperatura nominal (Tn) Temp. Máx.de func.(tmax) Potencia nominal (Pn) Resolución FI-UNER -DAE -IDE

27 Resistencias variables Características técnicas (cont.) Leyes de variación

28 Resistencias variables Especificaciones FI-UNER -DAE -IDE

29 Resistencias variables Clasificación: De capa»carbón»metálica»cermet Bobinadas FI-UNER -DAE -IDE

30 Resistencias variables De capa Capa de carbón: (Capa de carbón mezclado con baquelita y plastificante) Capa metálica: (Capa de óxidos de estaño y antimonio) Capa tipo Cermet (Mezcla de materiales vitreos y metales nobles) Potenciómetros Valores de resistencias entre 50 y 10M tolerancias ±10% y ±20%. Potencias hasta 2W Despl. Giratorio o longitudinal Trimmers: valores usuales entre 100 a 2M Potencias hasta 0,25W Fundamentalmente potenciómetros Bajas tolerancias ±5%, ±2%, ±1% Ruido prácticamente nulo Potencias de 0,25 a 4W. Fundamentalmente Trimmers Valores de 10 a 2M Potencias de 0,25 y 2W Elevada precisión (multivuelta), muy buena linealidad y resolución.

31 Resistencias variables Baja disipación: (aleaciones de NiCu y NiCr) Bobinadas Potenciómetros fundamentalmente Valores de resistencias entre 50 a 50K tolerancias de ±10% y ±5%. Potencias de 0,5 hasta 8W Ruido de fondo despreciable. Alta potencia: De precisión: (aleaciones de Au, Ag) De 1 a 2,5K (Pot. hasta 50W), hasta 5K para 100W y hasta 10K para 250W Tolerancias ±5%, ±2%, ±1% Potencias de 25W a 1KW Temp máx. 200 C. Fundamentalmente Trimmers Valores de 5 a 100K Tolerancias ±5% y ±1% Potencias de 0,25 a 1,5W Elevada precisión, modelos multivuelta y simples

32 Resistencias no lineales Su valor de resistencia varia en forma no lineal y es generalmente función de alguna magnitud física (luz, temperatura, tensión, etc.). Por esto estas resistencias son consideradas como sensores. Tipos: Termistores temperatura Varistores tensión Fotoresistencias luz

33 Resistencias no lineales Termistores En este tipo de resistencias su valor cambia con la temperatura. La resistencia nominal se define para una temperatura ambiente de 25 C Tipos: NTC PTC

34 Resistencias no lineales Termistores NTC En este tipo de resistencias su valor disminuye cuando aumenta la temperatura, por lo tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo. Características: Resistencias de 10 a 2M Potencias entre 1uW y 35W Coef. De temperatura -1 a 10 % por C. Aplicaciones: Regulación, compensación de temperatura. Estabilización de tensión Medición de temperaturas, alarma, etc.

35 Resistencias no lineales Termistores NTC (cont.) Característica

36 Resistencias no lineales Termistores PTC En este tipo de resistencias su valor aumenta cuando aumenta la temperatura, por lo tanto presenta un coeficiente de temperatura positivo, aunquesolosedaparaunrangodetemperaturas. Aplicaciones: Limitación de corriente Protección de recalentamiento de equipos Medición de temperaturas, etc.

37 Resistencias no lineales Característica. Termistores PTC (cont.)

38 Resistenciasno lineales Varistores También llamados VDR, estos dispositivos experimentan una disminución de su resistencia cuando aumenta la tensión aplicada a sus extremos. SonconstruidosdecarburodesiliciouoxidodezincZnO Los varistores proporcionan una protección contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico enlíneasdepotenciadeccoca

39 Resistenciasno lineales Varistores (cont.) Aplicaciones: Protección contra sobretensiones Regulación de tensión Supresión de transitorios

40 Resistencias no lineales Fotoresistencias También llamadas LDR, se caracterizan por una disminución de su resistencia cuando aumenta la luz que incide sobre ella. Están hechos a base de sulfuro de cadmio, material que prácticamente no presenta electrones libres en ausencia de luz, pero que son fácilmente liberados al ser iluminado aumentando su conductividad

41 Capacidad Capacitores Propiedad física que se presentan algunos dispositivos de almacenar carga eléctrica cuando se aplica una tensión entre sus terminales. Capacitores o condensadores Son componentes constituidos por dos conductores separados por un material dieléctrico. C = q V A C = ε 0 d C en faradios q en culombios V en voltios ε 0 constante dieléctrica A área de las placas d separación de las placas

42 Capacitores o condensadores Los condensadores son componentes pasivos diseñados con el fin de almacenar energía electrostática y presentar una capacidad eléctrica determinada. Símbolos: Unidad: Faradio [F], (usualmente se usan submultiplos: micro [uf], nano[nf], pico[pf])

43 Capacitores Características técnicas Capacidad nominal (Cn) Tolerancia Coeficiente de temperatura Tensión máxima de funcionamiento (Vmax) Tensión de pico (Vp) Corriente de fugas (If)

44 Capacitores Condensadores fijos Condensadores variables

45 Condensadores fijos Estos condensadores tienen la capacidad fija determinada por el fabricante. Plástico metalizado MK Lamina de plástico Cerámicos Electrolíticos

46 Capacitores Plástico metalizado El dieléctrico esta compuesto de láminas de plástico. Las armaduras están constituidas por metal (aluminio) depositado sobre la lámina de plástico. Se pueden diferenciar varios tipos tanto por el material de las armaduras como el dieléctrico.

47 Capacitores Plástico metalizado (cont.) MKP * Muy bajas pérdidas * Adecuado para uso continuo a altas tensiones de CA * C con la temperatura buena MKT * Bajas pérdidas * Encapsulado incombustible y buena protección contra la humedad * C con la temperatura regular MKC. * Alta estabilidad * Encapsulado incombustible y sellado. * C con la temperatura muy baja

48 Capacitores Lámina de Plástico El dieléctrico esta compuesto de láminas de plástico. Usualmente se usa poliestirenoo polipropileno. Las armaduras están constituidas por láminas de metal (Aluminio o estaño). * Tienen muy bajas pérdidas. * Un inconveniente de losdepoliestirenoes el bajo punto de fusión del dieléctrico. * Tolerancias muy bajas.

49 Capacitores Cerámicos El dielectrico de estos condensadores esta formado por cerámicas de oxidos. Las armaduras son de niquel, plata o paladio-plata. Clasificación:dependiendo de la composición química del dieléctrico cerámico se distinguen dos tipos: Clase 1 TiO2 con agregado de BAO y otros óxidos metálicos coeficiente de temperatura lineal bajas pérdidas y poca variación con la temp. y frecuencia. alta resistencia de aislamiento Clase 2 cerámica ferroeléctrica en base a BaTiO2 coeficientes de temperatura no lineal Altas pérdidas y menor resistencia de aislac. su capacidad disminuye con el tiempo (envejecimiento) valores altos de capacidad por unidad de volumen

50 Capacitores Electrolíticos En estos condensadores una de las armaduras es de metal y la otra esta formada por un conductor iónico o electrolito. Se pueden distinguir dos tipos: Electrolíticos de aluminio:la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de teraborato armonico. Electrolíticos de tantalio:el dieléctrico esta constituido por oxido de tántalo.

51 Capacitores Electrolíticos de aluminio En este condensador una armadura es de aluminio y la otra esta compuesta por un electrolito (liquido conductor) El dieléctrico esta formado por óxido de aluminio. Son voluminosos Valores de capacidad elevados (hasta 1F). Poseen polaridad Relación capacidad-costo baja Variación considerable con la temperatura y frecuencia Tolerancias elevadas: 10 al 50% Perdidas elevadas

52 Capacitores Electrolíticos de aluminio (cont) Los capacitores electrolíticos de aluminio tienen identificado perfectamente la polaridad de los electrodos. Generalmente esta identificado el terminal negativo mediante flechas o bandas en el cuerpo del capacitor. Además esta especificado la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios.

53 Capacitores Electrolíticos de Tantalio En este condensador una armadura es tántalo y la otra esta compuesta por un electrolito (dióxido de manganeso). El dieléctrico esta formado por óxido de tantalio. Tamaño reducido Valores de capacidad elevados (de 0,1 a 100 microf). Poseen polaridad Costo elevado Menor variación con la temperatura y frecuencia Tolerancias: 20% Rango de tensiones limitado hasta 50 volt.

54 Capacitores Electrolíticos de Tantalio (cont) En este condensador están identificados claramente la capacidad (en microfaradios) la tensión máxima de trabajo y la polaridad de los terminales.

55 Capacitores Identificación de capacitores cerámicos Código

56 Capacitores Identificación de capacitores de plástico Código

57 Capacitores Identif. de capacitores Electrolíticos Código de capacitores electrolíticos de aluminio: Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. Hay que poner especial atención en la identificación de la polaridad.

58 Capacitores Identificación de capacitores Otras notaciones: Corresponde a: 0,047 microfaradios 630 volt de tensión máxima Tolerancia: 5 % Corresponde a: pf = 40 nf en picofaradios 4 0 3

59 Condensadores variables Estos condensadores presentan una capacidad que se puede variar entre ciertos limites. Pueden ser de ajuste (trimmers), o de variación con cierta frecuencia (sintonizadores de radio). La variación de la capacidad se lleva a cabo por el desplazamiento mecánico de placas enfrentadas.

60 Inductancia La capacidad de una bobina de oponerse a los cambios en la corriente que circula por ella se denomina autoinducción. Inductor Es un componente electrónico pasivo que almacena energía en forma de campo magnético, y esta formado generalmente por un cable arrollado (bobina). Unidad: Henri [H], (usualmente se usan submultiplos como el micro[uh]) Símbolo

61 Inductancia donde: µ: permeabilidad del medio[h/m] n: número de espiras s:sección [m 2 ] l: longitud del circuito magnético

62 Inductancia Núcleos de las Inductancias Aire - Generalmente se arrollan sobre una base cerámica(no magnética). - Son usados en aplicaciones altas frecuencias y valores bajos de inductancias. Hierro Ferrite - Están formado por placas de hierro laminado o hierro en polvo ligado por un material aislante - Son usados en aplicaciones de bajo costo y bajas potencias. - Esta compuesto por oxido de hierro mezclado con otros óxidos metálicos. - Son usados en aplicaciones mediana potencia.

63 Inductancia Formas constructivas disponibles:

64 Transformadores Especificaciones: Tensión primario Tensión secundario Corriente secundario Potencia secundario Relaciones básicas: V P N I P S -----=------= V S N S I P donde: V P es el voltaje en el primario V S es el voltaje en el secundario N P es el número de vueltas en el primario N S es el número de vueltas en el secundario I P es la corriente en el primario I S es la corriente en el secundario

65 Componentes de montaje superficial - SMD

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