Resistencia Variable1. Objetivos Mostrar como es el comportamiento de las resistencias variables. Caracterizar sensores resistivos. Calcular los errores obtenidos diferenciados el de cero, ganancia y no linealidad.2. MaterialesLa tarjeta insertable UniTrain-I de resistencias variables, SO4203-7B, sirve para analizar esta clase de resistencias, siendo posible estudiar los siguientes tipos:Fotorresistencia (LDR)Termorresistencia con coeficiente negativo de temperatura (NTC)Termorresistencia con coeficiente positivo de temperatura (PTC)Varistores (VDR)3. Fundamento tericoPara observaciones sencillas se puede prescindir de la aplicacin de la tecnologa de medicin puesto que las resistencias (excepto la VDR) reaccionan muy sensiblemente a las influencias externas. La sensibilidad de los componentes se puede variar por medio de potencimetros o reaccionan a los cambios de temperatura simplemente con el tacto (temperatura corporal). La alimentacin de tensin se realiza por medio del sistema de bus UniTrain-I o por los experimentadores.Resistencias variables termorresistencia (NTC)Las termorresistencia NTC (NTC=coeficiente temperatura negativa) son semiconductores fabricados con cermica poli cristalina de xidos mixtos, que se emplean en mayor grado para la medicin de la temperatura. En los materiales semiconductores, la cantidad de portadores libres de carga se eleva con el aumento de la temperatura, de manera que la resistencia elctrica disminuye ante dicho aumento de temperatura. Por esta razn se les denomina tambin termistores. Con temperatura ambiente, presentan un coeficiente negativo de temperatura en el orden de magnitud de -3 a -5 %por grado. El rango tpico de temperatura va de -60C a +200C. la dependencia en funcin de la temperatura obedece a la siguiente ecuacin:

T: temperatura en KT0: temperatura de referenciaB: constante dependiente de materialLa temperatura de referencia y la constante dependiente B del componente se pueden tomar de la correspondiente hoja de datos. Las temperaturas se deben expresar en kelvin.La transformacin de la temperatura a grados kelvin se realiza por medio de la ecuacin:

Las resistencias NTC poseen una sensibilidad esencialmente mayor que los termmetros de resistencia metlica. Entre los campos de aplicacin se encuentra todo tipo de medicin y control automtico de temperatura. La desventaja de muchas aplicaciones, no obstante, radica en que la curva de la resistencia no es lineal sino exponencial. Por tanto, se debe llevar a cabo una linealizacin de dicha curva.La tabla siguiente muestra, a manera de ejemplo, los valores bsicos de una resistencia NTC, con una temperatura de referencia T0=25C y un valor de resistencia correspondiente de R25=5kOhm.

Tabla 1: valores bsicos de una resistencia NTC. (R25=5kOhm)

Temperatura de medicin en C02025406080100120

Valores bsicos en ohmios163256245500026631244627,5339194,4

La imagen siguiente muestra la caracterstica correspondiente (curva roja) junto con la caracterstica de una resistencia que tiene valor de referencia de 10k(curva azul).

4. ProcedimientoCaracterstica esttica de resistenciaEn el experimento siguiente se debe analizar la respuesta de las resistencias NTC. Para ello se registrara la caracterstica de una resistencia de este tipo y se discutirn los posibles rangos de aplicacin de este tipo de resistencias.Monte el circuito experimental que se representa a continuacin en la seccin II de la tarjeta de experimentacin SO4203-7B.

La animacin siguiente ilustra el arreglo experimental.

Abra el instrumento virtual Fuente tensin continua y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. Encienda a continuacin el instrumento por medio de la tecla POWER.Abra el instrumento virtual Voltmetro A y Ampermetro B, seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente.Ajustes de la fuente de tensin continua

Rango:10v

Tensin de salida1v

Ajustes del Ampermetro B

Rango de medicin200mA DC

Modo de operacinAV

Shunt10 ohmios

Ajustes del voltmetro

Rango de medicin5V DC

Modo de operacinAV

En el caso de que realice la medicin de corriente empleando el ampermetro virtual, abra el instrumento y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente.Ahora, ajuste la tensin de alimentacin Ue, empleando uno tras otro, los valores expuestos en la tabla 1. Mida cada tensin U en la resistencia NTC, al igual que la corriente I que fluye por la resistencia y anote los valores de medicin en la tabla. Antes de ajustar un nuevo valor de tensin, espere siempre aproximadamente un minuto antes de llevar a cabo la medicin de corriente. Si pulsa la pestaa diagrama de la tabla, despus de realizar todas las mediciones, podr visualizar grficamente la caracterstica resultante.El grado de calentamiento de la resistencia durante el servicio depende de la potencia consumida. Si se registra esta potencia en funcin del valor de la resistencia, se obtiene la caracterstica. Calcule la potencia y la resistencia para cada medicin documentada en la tabla 1, y anote en la tabla 2 los valores obtenidos.A continuacin, visualice las correspondientes curvas caractersticas.PTCV(v)I(mA)

1.000,89

2.001,719

3.002,529

4.003,439

5.004,247

6.005,151

7.006,051

8.007,049

9.008,046

10.008,942

PTC(J)(Ohm)

1.000,007288

2.000,032389

3.000,072586

4.000,132687

5.000,197489

6.000,2601100

7.000,306110

8.000,343140

9.000,368170

10.000,3738210

5. Cuestionario1. Por qu es necesario esperar aproximadamente un minuto antes de medir la corriente despus de realizar una modificacin de la tensin? La resistencia NTC se calienta ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la resistencia y la medicin solo se puede realizar despus de que la temperatura haya alcanzado su valor estacionario.2. Qu afirmaciones podra realizar en relacin con la caracterstica obtenida?

La pendiente de la caracterstica vara. La tensin en la resistencia adopta un valor mximo. Si la tensin asciende, disminuye la pendiente de la caracterstica.

3. A qu conclusin puede arribar a partir de las dos caractersticas obtenidas?

Si la temperatura aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC. Si el consumo de potencia aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC. Si el consumo de potencia aumenta, aumenta la temperatura de la resistencia NTC. Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberan operar con bajas intensidades de corriente para evitar los efectos del calentamiento.

6. Conclusiones Luego de haber realizado los dos experimentos podemos sacar las siguientes conclusiones: Tomando en cuenta el grafico voltaje vs intensidad vemos que la resistencia en cada punto vara. La resistencia hay un momento en que llega a un valor mximo y empieza a disminuir. Hallando la pendiente de la grafica Potencia vs Resistencia se cumple la relacin . La relacin entre temperatura y resistencia en una PTC es directamente proporcional sea mientras la temperatura aumenta la resistencia tambin lo hace. A diferencia de la PTC la NTC la relacin entre temperatura y resistencia es todo lo contrario a mayor temperatura la resistencia disminuye.