I.- OBJETIVO:
un Calibrar un
elemento resistivo para medir la temperatura.
II.- MARCO TEÓRICO:
TERMISTOR El término termistor procede del inglés THERMAllY SENSITIVE RESISTOR, es decir, resistencia sensible térmicamen t érmicamente. te. El termistor es un tipo de transductor pasivo, sensible a la temperatura y que experimenta un gran cambio en la resistencia eléctrica cuando está sujeto a pequeños cambios cambios de temperatura. temperatura. Se trata de un dispositivo semiconductor de dos terminales, relativamente sencillo, compuesto de óxidos metálicos como manganeso, níquel, cobalto, cobre, hierro o titanio.
Símbolo genérico de un termistor
HISTORIA El principio del termistor es conocido desde hace más de 100 años. El físico y químico británico Michael Faraday (1791 – 1867), conocido sobre todo por su trabajo sobre inducción electromagnética y electroquímica, realizó el que se considera el primer estudio sobre termistores como consecuencia de sus investigaciones investigaciones con el sulfuro de plata (Ag2S) en 1833. Debido a las limitaciones tecnológicas la fabricación y el uso comercial de los termistores no empezó hasta cien años después. Durante los primeros años de la década de los 40, los laboratorios Bell desarrollaron métodos para conseguir consistencia y repetitividad en el proceso de fabricación. Los primeros termistores comerciales tenían forma de disco y sus tolerancias eran bastante amplias. Estos
dispositivos fueron empleados principalmente en la regulación, protección y compensación de temperatura en circuitos electrónicos. En las décadas de los 50 y 60, la expansión de la industria aeroespacial requirió de dispositivos más estables y precisos, haciéndose avances en los materiales utilizados para la fabricación de termistores de tipo cristal, disco y perla. En los 60 y 70, la demanda de dispositivos con tolerancias ajustadas en grandes cantidades a un precio económico llevó al desarrollo del termistor tipo chip. Como consecuencia del avance en la exactitud de estos dispositivos dada en los 80, se incrementó el uso de termómetros electrónicos en medicina. Durante los 80 y los 90 el uso de los termistores ha continuado creciendo, ampliándose a campos como el automóvil, el procesamiento de comida, medicina, HVAC o el campo de las comunicaciones.
TIPOS DE TERMISTORES Existen dos tipos de termistor:
NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo. PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistencia de un semiconductor con la temperatura, debido a la variación de la concentración de portadores. Para los termistores NTC, al aumentar la temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor, de ahí que el coeficiente sea negativo. Para los termistores PTC, en el caso de un semiconductor con un dopado muy intenso, éste adquirirá propiedades metálicas, tomando un coeficiente positivo en un margen de temperatura limitado. Usualmente, los termistores se fabrican a partir de óxidos semiconductores, tales como el óxido férrico, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto. Los termistores tienes una gran importancia, en el campo científico-tecnológico.
TERMISTORES PTC Termistores PTC (Positive Temperatur e Coefficien t) son dispositivos que varían su resistencia en función de la temperatura de forma a lineal. Son utilizados para circuitos sensores de temperatura. Su característica principal es que no puedo sobrepasar la temperatura de Curie, ya que al hacerlo este se comportaría como una NTC. Un termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) es una resistencia variable cuyo valor se ve aumentado a medida que aumenta la temperatura.
Los termistores PTC se utilizan en una gran variedad de aplicaciones: limitación de corriente, sensor de temperatura, des magnetización y para la protección contra el recalentamiento de equipos tales como motores eléctricos. También se utilizan en indicadores de nivel, para provocar retardos en circuitos, como termostatos, y como resistores de compensación. El termistor PTC pierde sus propiedades y puede comportarse eventualmente de una forma similar al termistor NTC si la temperatura llega a ser demasiado alta. Las diferencias con las NTC
El coeficiente de temperatura de un termistor PTC es único entre unos determinados márgenes de temperaturas. Fuera de estos márgenes, el coeficiente de temperatura es cero o negativo.
El valor absoluto del coeficiente de temperatura de los termistores PTC es mucho más alto que el de los termistores NTC.
Aplicaciones
Las aplicaciones de un termistor PTC están, restringidas a un determinado margen de temperaturas. 1. Dependencia de la resistencia con la temperatura·
Medida de la Temperatura. Cambio de medio (líquido-aire)· Medida de nivel de líquido. 2. Inercia térmica del PTC· Retardo en el accionamiento de relés. · Protección contra sobre-impulsos de corriente. 3. Coeficiente de temperatura positivo· Compensación de coeficientes de temperatura negativos Los termistores PTC se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, incluyendo limitación de corrientes, como sensor de temperatura, para des magnetización y para la protección contra el recalentamiento de equipos tales como motores eléctricos. También se utilizan en indicadores de nivel, para provocar retardo en circuitos, termostatos, y como resistores de compensación. Los PTC son usados como limitadores de corriente y como protecciones de sobrecarga.
SIMBOLO PTC
TERMISTOR NTC Son resistores no lineales cuya resistencia disminuye fuertemente con la temperatura. El coeficiente de temperatura es negativo y elevado. Existen termistores NTC de tipo disco y cilíndricos. Aplicaciones para NTC:
Modelos de Trenes. Acción retardada de los relés. El tren se para al llegar al tramo interrumpido del riel de alimentación. Al calentarse la resistencia NTC el modelo arranca de nuevo gradualmente. Debido a la inercia térmica del NTC el relé se tarda en activarse. Cortocircuitando el NTC con un par de contactos, permite el enfriamiento de termistor y la reactivación del ciclo.
SIMBOLO NTC
APLICACIONES Hay tres grupos:
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.
Aplicaciones en las que su resistencia depende de las corrientes que lo atraviesan.
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.
INCONVENIENTES DE LOS TERMISTORES Para obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario envejecerlos adecuadamente. Pero el principal inconveniente del termistor es su falta de linealidad.
III.- MATERIALES:
1.-TERMISTOR NTC (200 Ω)
2.- CONECTORES BANANAS
3.- VASO PRECIPITADO 500 ML
4.- MULTIMETRO
5.- TERMÓMETRO
6.- COCINA ELÉCTRICA
7.- 1kg DE HIELO
IV PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS: 1. Colocamos los conectores bananas al multímetro y el termómetro y el termistor con el hielo en un vaso precipitado a 0° c.
2. Colocamos el vaso precipitado en la cocina y calentamos lentamente anotando los valores de la resistencia cada 5°c hasta llegar a 100°c. Por observación no llega a 100 grados centígrados por lo que podemos decir que afecta la presión atmosférica.
3. Una vez anotado todos los datos de la resistencia hasta los 100°c a hora a enfriar el agua desde los 100°c hasta 0°c, ayudándonos con hielo o con agua helada anotamos los valores de la resistencia cada 5°c disminuyendo desde 100°c
1. Datos obtenidos
Temperatura C° 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
Ascendente Temperatura(K) Resistencia 273
KΩ 34.9
278
Temperatura C°
Descendente Temperatura(K) Resistencia
95
368
KΩ 0.706
30.2
90
363
0.81
283
23.9
85
358
0.97
288
15
80
353
1.13
293
13.7
75
348
1.37
298
10.11
70
343
1.56
303
8.39
65
338
1.99
308
6.72
60
333
2.38
313
5.43
55
328
2.9
318
4.42
50
323
3.6
323
3.68
45
318
4.49
328
3
40
313
5.55
333
2.39
35
308
6.85
338
2.02
30
303
8.58
343
1.66
25
298
10.29
348
1.35
20
293
13.82
353
1.14
15
288
16.4
358
0.94
10
283
22.9
363
0.8
5
278
27.1
368
0.71
0
273
34.9
2. Graficar R vs T en forma ascendente y descendente ASCENDENTE
Resistencia KΩ 40 35 30
Ω K A I C N E T S I S E R
25 20 Expon. (Resistencia KΩ)
15 10 5 0 273 283 293 303 313 323 333 343 353 363
TEMPERATURA K
DESCENDENTE
Resistencia KΩ 40 35 30
Ω K 25 A I C N20 E T S 15 E R
Expon. (Resistencia KΩ)
10 5 0 273 283 293 303 313 323 333 343 353 363
TEMPERATURA k
3. GRAFICAR R VS 1/T
Temperatura(K) 273 278 283 288 293 298 303
Ascendente 1/T
Resistencia KΩ
0.003663004
34.9
0.003597122
30.2
0.003533569
23.9
0.003472222
15
0.003412969
13.7
0.003355705
10.11
0.00330033
8.39
308 313 318 323 328 333 338 343 348 353 358 363 368
0.003246753
6.72
0.003194888
5.43
0.003144654
4.42
0.003095975
3.68
0.00304878
3
0.003003003
2.39
0.00295858
2.02
0.002915452
1.66
0.002873563
1.35
0.002832861
1.14
0.002793296
0.94
0.002754821
0.8
0.002717391
0.71
Resistencia KΩ 40 35 30
Ω K 25 A I C N20 E T S I 15 S E R
Expon. (Resistencia KΩ)
10 5 0
1/T
DESCENDENTE Temperatura(K) 1/T 368 0.002717391 363 0.002754821 358 0.002793296 353 0.002832861 348 0.002873563 343 0.002915452 338 0.00295858 333 0.003003003 328 0.00304878 323 0.003095975 318 0.003144654 313 0.003194888 308 0.003246753 303 0.00330033
Resistencia KΩ
0.706 0.81 0.97 1.13 1.37 1.56 1.99 2.38 2.9 3.6 4.49 5.55 6.85 8.58
298 293 288 283 278 273
0.003355705
10.29
0.003412969
13.82
0.003472222
16.4
0.003533569
22.9
0.003597122
27.1
0.003663004
34.9
Resistencia KΩ 40 35 30
Ω K A25 I C N20 E T S I S 15 E R
Expon. (Resistencia KΩ)
10 5 0
1/T
4. En forma Ascendente 4.1 Para los rangos de 273-373 K en forma determinar el alcance de entrada y salida del termistor. Alcance de entrada es =Tmin a Tmax
Alcance de entrada es =273 a 368 K°
Alcance de salida= Rmin a Rmax
Alcance de salida=0.71 a 34.9 KΩ
4.2 Determinar el intervalo de entrada y salida del termistor Intervalo de entrada=Tmax-Tmin
Intervalo de entrada=368 -273= 95 K°
Intervalo de salida=Rmax-Rmin
Intervalo de salida=34.9-0.71=34.19 KΩ
4.3 Determinar la ecuación de la línea recta ideal del termistor
( )
K=0.35989
a=Rmin-K*Tmin
a=-97.539
La ecuación de la recta ideal R=KT+a R=0.35989T+-97.539
Resistencia KΩ 40 35 30 Ω K A I C N E T S I S E R
25 20 15
y = -1.4738x + 23.998
10 5
Expon. (Resistencia KΩ) Linear (Resistencia KΩ)
0 -5 -10
TEMPERATURA K
5. En forma Descendente 5.1 Para los rangos de 273-373 K en forma determinar el alcance de entrada y salida del termistor Alcance de entrada es =Tmin a Tmax
Alcance de entrada es =273 a 368 K°
Alcance de salida= Rmin a Rmax
Alcance de salida=0.706 a 34.9 KΩ
5.2 Determinar el intervalo de entrada y salida del termistor Intervalo de entrada=Tmax-Tmin
Intervalo de entrada=368 -273= 95 K°
Intervalo de salida=Rmax-Rmin
Intervalo de salida=34.9-0.706=34.194 KΩ
5.3 Determinar la ecuación de la línea recta ideal del termistor
( ) K=0.3599
a=Rmin-K*Tmin
La ecuación de la recta ideal R=KT+a R=0.3599T+-97.5467
a=-97.5467
Resistencia KΩ 40 35 30 Ω K A I C N E T S I S E R
25 20 15
y = -1.4413x + 23.548
10
Expon. (Resistencia KΩ) Linear (Resistencia KΩ)
5 0 -5
-10
TEMPERATURA K
V. CONCLUSIONES: Pudimos observar en la práctica que un termistor NTC al aumentar la temperatura la resistencia que opone el termistor va disminuyendo.
Por experiencia de la práctica nos dimos cuenta que el agua no hierve a 100°c y es por la presión atmosférica del ambiente que es unos 20°c
Llegamos a calcular las ecuaciones ideal del termistor en forma ascendente y descendente ASCENDENTE:
La ecuación de la recta ideal R=KT+a R=0.35989T+-97.539 DESCENDENTE:
La ecuación de la recta ideal R=KT+a R=0.3599T+-97.5467
VI.- BIBLIOGRAFIAS:
http://www.slideshare.net/joselin33/termistores
http://www.loreto.unican.es/IFEWeb/EjemploInformeTermis.pdf
http://www.fing.edu.uy/if/cursos/lab2/Termistor2009.pdf
http://www.buenastareas.com/ensayos/Pr%C3%A1ctica-De-Termodin%C3%A1micaTermistor/4486134.html
http://www.uv.es/=utrillas/docencia/LAB_FISICA_MEDIO_AMB/TEMP_SUELO/Temperat ura.pdf
http://es.scribd.com/doc/97047696/Calibracion-de-Un-Termistor http://pendientedemigracion.ucm.es/info/termo/PDFS/practica3.pdf
