TERMISTORES NTC Y PTCPIRMETRO DE RADIACIN

NIVEL: Sexto AIng. Andrs Gordon Latacunga - Ecuador

REALIZADO POR: Guevara Daniel

TERMISTORBREVE HISTORIAEl principio del termistor es conocido desde hace ms de 100 ao- El fsico y qumico britnico Michael Faraday (1791-1867), conocido sobre todo por su trabajo sobre induccin electromagntica y electroqumica, realizo el que se considera el primer estudio sobre transistores como consecuencia de sus investigaciones con el sulfuro de plata () en 1833.TERMISTORES NTC Y PTCEl termino termistor procede del ingls termally sensitive resistor, es decir, Resistencia Sensible Trmicamente. En la actualidad se dice que el termistor es un tipo de transductor pasivo, sensible a la temperatura y que experimenta un gran cambio en la resistencia elctrica cuando est sujeto a pequeos cambios de temperatura.COMPOSICIONLas NTC se fabrican sinterizando silicio con xidos metlicos de (Ni, Co, Mn, Fe, Cu). En una atmsfera controlada. La proporcin de xidos determina la resistencia y el coeficiente de temperatura. Para altas temperaturas (> 1000C), se emplean xidos de ytrio y circonio. Las PTC de conmutacin se fabrican con titanato de bario y titanato de plomo o de circonio para determinar la temperatura de conmutacin. Hay modelos entre 100 y +250C. FUNCIONAMIENTOLos termistores funciona debido a la variacin de la carga de portadores por esto varan en un semiconductor la temperatura, hay 2 tipos de termistores: Los NTC Los PTCCURVAS CARACTERSTICAS

TERMISTOR TIPO NTCNTC "negative temperature coeficent": (Coeficiente de Temperatura Negativo) estos al momento de aumentar la temperatura baja el volumen de resistividad, son fabricados con Nquel, Cobalto, Cobre, Manganeso.

TERMISTOR TIPO PTCPTC "positive temperature coefficent": (Coeficiente de Temperatura Positiva), Al momento de que la temperatura aumenta ms grande se va haciendo el campo de resistividad, Por lo general los construyen con Titanio de bario.Adems existen dos tipos de termistores PTC que se diferencian por su composicin y su grado de impurificacin (doping). Posistores Silistores

TIPOS DE TARMISTORESExisten el mercado, termistores con diferentes encapsulados dependiendo de la constitucin y el modelo, especificaciones elctricas y su aplicacin final.Los termistores tipo perla, disco y chip son los ms ampliamente utilizados en medicin de temperatura.

TIPO PERLA

El termistor tipo perla es, como su propio nombre indica, una pequea perla de material termistor con un par de terminales. Este material termistor, se compone principalmente de una mezcla de xidos metlicos. Posteriormente las perlas y los hilos se someten a temperaturas entre los 1100 C y los 1400 C.Despus de este proceso las partculas se agrupan permitiendo a los terminales una unin fsica y elctrica ms fuerte. Son recubiertas y encapsuladas por una cubierta de cristal que proporciona proteccin y estabilidad. Margen comn de medida es: 0.25mm. A 1'5mm.

TIPO DISCO

Se aplica posteriormente una pelcula de plata en 2 extremos del disco que servirn como contacto para la inclusin de los terminales.Las medidas de los termistores sin cubierta van desde los 1,3 mm. a los 2,5mm. De dimetro, Mientras que los que son protegidos por la cubierta podemos encontrarlos en tamaos de 2,5 mm. a 3,8 mm de Dimetro.

TIPO CHIP

En la fabricaron de los termistores con configuraron de chip se utiliza una mezcla similar a los termistores de perla. Este material se deja secar sobre una superficie de material cermico que es cortado en pequeas secciones en forma de oblea y sometido a altas temperaturas.Despus de aplicar una gruesa capa de material metlico, las obleas son encajadas en chips los chips se pueden emplear como parte de un montaje o de forma individual. Medidas van de los 2mm. a 2,5mm.

TIPO BARRA

Este tipo de termistores tienen toda la apariencia de las tpicas resistencias. Consta de un cuerpo cilndrico de material termistor y de un terminal en cada extremo de la barra de forma radial o axial.Los termistores con forma de barra se emplean en aplicaciones que requieran de una resistencia y una potencia de disipacin muy altas.

TIPO ARANDELA

Los termistores de Arandela son una variacin de los termistores de Disco excepto por tener un orificio central y carece de terminales aunque est provisto de 2 caras metlicas para establecer el contacto. Es frecuentemente utilizado como parte de un montaje.

RELACION MATEMATICA NTCModelo de dos parmetros (Ro, B), la dependencia de la resistencia con la temperatura se puede considerar de tipo exponencial de la forma:

En la cual Ro = resistencia a la temperatura de referencia (normalmente ).To=temperatura de referencia en grados kelvin ().B=Temperatura caracterstica del material (aprox. 4000).CALCULO DE BSe mide la resistencia a dos temperaturas COEFICIENTE DE TEMPERATURA O SENSIBILIDAD

RELACION MATEMATICA PTCEl modelo matemtico de los PTC es muy complejo. El coeficiente positivo solo se da en un margen muy estrecho de temperaturas. Generalmente se considera un sistema paso bajo de primer orden:

En la cual A, B y C son constantes y y son la temperatura mnima y mxima de funcionamiento de la PTC.

VENTAJAS Su elevada sensibilidad permite obtener alta resolucin en la medida de temperaturas. Su elevada resistividad permite emplear hilos largos para su conexin porque tienen mayor resistencia y coeficiente de temperatura. Su masa es muy pequea por lo cual su velocidad de respuesta rpida es alta. Se pueden utilizar en una gran variedad de aplicaciones en rgimen de auto calentamiento. Su coste es muy bajo.APLICACIONESNTC1. Medicin de Temperatura.

2. Control de temperatura.

3. Analizar el nivel de un lquido.

4. Analizador de gas.

PTC1. Proteccin contra sobretensiones.

2. Arranque de motores.

3. Supresor de arcos.

PIROMETROS DE RADIACIONEl pirmetro es un instrumento para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor o la radiacin visible emitida por objetos calientes, y mide el calor de la radiacin mediante un par trmico o la luminosidad de la radiacin visible (ya con los avances de la electrnica no necesariamente tiene que ser visible). El pirmetro es el nico termmetro que puede medir temperaturas superiores a 1477 C.

CUERPO NEGRO: Es aquel que absorbe toda la radiacin que incide en l y no refleja ninguna; posee una emisividad igual a la unidad y emite la mxima energa radiante. Los cuerpos cuyo coeficiente de emisin es menor que la unidad se conoce como cuerpos opacos.

EMISIVIDAD: Es la medida de la caracterstica relativa a la energa radiante emitida por un cuerpo, conocida tambin como coeficiente de emisin. Es decir, la relacin entre la radiacin de la superficie y la radiacin de un cuerpo negro que se encuentran a la misma temperatura.

FUNCIONAMIENTOEl sistema ptico del termmetro de radiacin recolecta parte de la radiacin proveniente de una muestra de la superficie y la dirige al detector. El cual la convierte en una seal elctrica. El circuito electrnico convierte la seal elctrica a una correspondiente a la temperatura de la superficie.

TIPOS DE PIROMETROSPIRMETROS DE RADIACIN PARCIAL O PIRMETROS PTICOS Son los instrumentos que miden la temperatura de un cuerpo en funcin de la radiacin luminosa que ste emite. Determinan la temperatura de una superficie en base a la ley de radiacin de Planck considerando un valor de longitud de onda de la radiacin emitida por la superficie. Si la fuente es un cuerpo negro, existe una relacin entre el brillo J de la fuente en esta banda estrecha, la longitud landa de la onda efectiva media de esta banda y la temperatura absoluta T de la fuente, la cual se expresa muy aproximadamente por la ley de distribucin de la radiacin trmica de Wien:J = C1 -5 exp [C2/ T]La modificacin de Planck de esta ley J = C1 -5 exp [(C2/ T) - 1] es exacta. En estas expresiones C1 y C2 son constantes fsicas que pueden ser determinadas experimentalmente. La ley de Wien es suficientemente exacta para las longitudes de onda visibles hasta por lo menos 1800C y es matemticamente de manejo ms cmodo que la ley de Planc. Los pirmetros pticos manuales se basan en la desaparicin del filamento de una lmpara al compararlo visualmente con la imagen del objeto enfocado. Pueden ser de dos tipos: de corriente variable en la lmpara y de corriente constante en la lmpara con variacin del brillo de la imagen de la fuente.

Los pirmetros pticos automticos consisten en un disco rotativo que modula desfasadas la radiacin del objeto y la de una lmpara de referencia que inciden en un fototubo multiplicador, este enva una seal de salida en forma de onda cuadrada de impulsos de corriente continua que convenientemente acondicionada modifica la corriente de alimentacin de la lmpara de referencia hasta que coinciden en brillo la radiacin del objeto y la de la lmpara. En este momento, la intensidad de corriente que pasa por la lmpara es funcin de la temperatura.

PIRMETROS DE RADIACIN TOTAL Son los que miden la temperatura captando toda o una gran parte de la radiacin emitida por el cuerpo. Los pirmetros de radiacin para uso industrial, fueron introducidos hacia 1902 y desde entonces se han construido de diversas formas. El medio de enfocar la radiacin que le llega puede ser una lente o un espejo cncavo. Determinan la temperatura de una superficie en base a la ley de Stefan-Boltzamann, es decir consideran la radiacin emitida por la superficie en todas las longitudes de onda.

Donde: W (potencia emitida) es el flujo radiante por unidad de rea. es la constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W / m2 K4).T es la temperatura en Kelvin.Si el cuerpo radiante de rea A est dentro de un recinto cerrado que est a la temperatura To, su prdida neta de energa por segundo, por radiacin est dada por:

El medio de enfocar la radiacin que le llega puede ser una lente o un espejo cncavo. El instrumento suele ser de foco fijo o ajustable en el foco, y el elemento sensible puede ser un simple par termoelctrico en aire o en bulbo de vaco o una pila termoelctrica de unin mltiple en aire. La fuerza electromotriz (FEM) se mide con una mili voltmetro o con un potencimetro, con carcter indicador, indicador y registrador o indicador, registrador y regulador. La relacin entre la FEM generada y la temperatura del cuerpo es independiente de la distancia entre el cuerpo y la lente siempre que la imagen de la superficie del cuerpo emisor de la radiacin cubra totalmente la unin caliente de la termopila. El fabricante normaliza la relacin entre las dimensiones del objeto y su distancia la lente, para garantizar unas buenas condiciones de lectura.

FUNCIONAMIENTOPIRMETROS DE RADIACIN TOTAL El medio de enfocar la radiacin que le llega puede ser una lente o un espejo cncavo; el instrumento suele ser de "foco fijo" o ajustable en el foco, y el elemento sensible puede ser un simple par termoelctrico en aire o en bulbo de vaco o una pila termoelctrica de unin mltiple en aire.El espejo cncavo es a veces preferido como medio para enfocar por dos razones:

1) La imagen de la fuente se enfoca igualmente bien en el receptor para todas las longitudes de onda, puesto que el espejo no produce aberracin cromtica, en tanto que la lente puede dar una imagen neta para una sola longitud de onda.

2) Las lentes de vidrio o de slice vtrea absorben completamente una parte considerable de la radiacin de largas longitudes de onda. La radiacin reflejada por el espejo difiere poco en longitud de onda media de la que en l incide.

PIRMETROS DE RADIACIN PARCIAL O PIRMETROS PTICOS El sistema ptico es enfocado sobre el objeto incandescente cuya temperatura se va a medir. El filamento de tungsteno de una lmpara de alto vaco est situado en el plano focal del objetivo. El ocular es enfocado sobre este plano. El filamento de tungsteno es calentado por la corriente de una batera, corriente regulada por un restato y medida, preferiblemente, por un mtodo potenciomtrico. Para hacer una medicin, las imgenes superpuestas de la fuente y del filamento son confrontadas en brillo ajustando la corriente del filamento. Cuando el brillo es igual, el filamento desaparece contra el fondo de la imagen de la fuente.APLICACIONESEl pirmetro de radiacin se puede recomendar en lugar del termoelctrico en los casos siguientes: Donde un par termoelctrico sera envenenado por la atmsfera de horno. Para la medida de temperaturas de superficies Para medir temperaturas de objetos que se muevan Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los termopares Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura Donde las condiciones mecnicas (vibraciones, choques, etc.) acorten la vida de un par termoelctrico caliente.

BIBLIOGRAFIA:http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena4/4q2_contenidos_2c2.htmhttps://prezi.com/jci9fi5fbbhc/termistores-ntc-y-ptc/http://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=5400http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-04-02-piro.pdf