RESISTOR ELÉCTRICO VARIABLE DE LÁMINAS DE GRAFITO.

1. Resistor eléctrico variable de láminas de grafito en base a la combinación de un conjunto de módulos iguales concebidos para su posible conexión eléctrica hasta hacerlo compatible con la aplicación deseada,

caracterizado por los siguientes aspectos;

A. Conformación de cada módulo según una lámina de grafito cristalino adherido de forma homogénea mediante contacto y frotación a la superficie superior de un polímero apolar dispuesto longitudinalmente a modo de sustrato, donde la lámina de grafito resultante dispuesta longitudinalmente determina un circuito de electricidad, cuya tensión, es la diferencia de potencial existente entre dos tiras de conductores metálicos dispuestas sobre ambos extremos de la lámina y a los que se conectan eléctricamente la correspondiente batería o fuente de energía exterior actuando de forma que para una determinada entrada en tensión y capacidad de carga eléctrica conectada a su conductor de acceso, obtiene en el conductor de evacuación o drenaje ubicado en el otro extremo, una corriente a la misma tensión pero de diferente intensidad.

B. Conexión solapada, independiente y en paralelo de un conjunto de módulos idéntico conectado en paralelo a la misma fuente de alimentación, obteniendo una salida a la intensidad deseada manteniendo la tensión.

2. Resistor eléctrico variable de láminas de grafito, según reivindicación 1, caracterizado porque alternativamente, partiendo del módulo básico descrito, y manteniendo un circuito ahora primario caracterizado por la diferencia de potencial existente entre las dos tiras de conductores metálicos dispuestas transversalmente sobre ambos extremos de la lámina y a partir de las cuales se lleva a cabo la conexión eléctrica a la correspondiente batería o fuente de energía exterior, se dispone un circuito secundario caracterizado por presentar una regulación de tensión, en base a la conexión entre el conductor de entrada y un conjunto de conductores de salida, igualmente paralelos, transversales a la lámina de grafito y distribuida a conveniencia sobre la misma.

Resistor eléctrico variable de láminas de grafito.

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, tiene por objeto proporcionar un sencillo dispositivo basado en la combinación de un conjunto de módulos de grafito dispuestos sobre un polímero apolar que se conectan eléctricamente en función de la aplicación deseada tanto en corrientes eléctrica continua como alterna, para operar como reóstato, potenciómetro eléctrico o, incluso, la combinación de ambos.

La presente invención encuentra su campo de aplicación, en la industria de la electricidad y la electrónica.

ANTECEDENTES EN EL ESTADO DE LA TÉCNICA

Revisando el estado de la técnica en la materia, un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.

Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de comentes mayores, se utilizan los reostatos, que pueden disipar más potencia.

Existen dos tipos de potenciómetros:

Potenciómetros impresos, realizados con una pista de carbón o de cermet sobre un soporte duro como papel baquelizado, fibra, alúmina, etc. La pista tiene sendos contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se desliza por la pista resistiva.

Potenciómetros bobinados, consistentes en un arrollamiento toroidal de un hilo resistivo (por ejemplo, constantán) con un cursor que mueve un patín sobre el mismo.

Según su aplicación se distinguen varios tipos:

Potenciómetros de Mando. Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de una radio.

Potenciómetros de ajuste. Controlan parámetros preajustados, normalmente en fábrica, que el usuario no suele tener que retocar, por lo que no suelen ser accesibles desde el exterior. Existen tanto encapsulados en plástico como sin cápsula, y se suelen distinguir potenciómetros de ajuste vertical, cuyo eje de giro es vertical, y potenciómetros de ajuste horizontal, con el eje de giro paralelo al circuito impreso.

Según la ley de variación de la resistencia R = P{&)\

Potenciómetros lineales. La resistencia es proporcional al ángulo de giro. Denominados con una letra B

Logarítmicos. La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro. Denominados con una letra A.

Senoidales. La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no.

Antilogarítmicos. Generalmente denominados con una letra F.

En los potenciómetros impresos la ley de resistencia se consigue variando la anchura de la pista resistiva, mientras que en los bobinados se ajusta la curva a tramos, con hilos de distinto grosor.

Para un ajuste fino de la resistencia existen incluso potenciómetros multivuelta, en los que el cursor va unido a un tornillo desmultiplicador, de modo que para completar el recorrido necesita varias vueltas del órgano de mando.

Tipos de potenciómetros de mando:

Potenciómetros rotatorios. Se controlan girando su eje. Son los más habituales pues son de larga duración y ocupan poco espacio.

Potenciómetros deslizantes. La pista resistiva es recta, de modo que el recorrido del cursor también lo es. Han estado de moda hace unos años y se usa, sobre todo, en ecualizadores gráficos, pues la posición de sus cursores representa la respuesta del ecualizador. Son más frágiles que los rotatorios y ocupan más espacio. Además suelen ser más sensibles al polvo.

Potenciómetros múltiples. Son varios potenciómetros con sus ejes coaxiales, de modo que ocupan muy poco espacio. Se utilizaban en instrumentación, autorradios, etc.

Por último, también se conoce el potenciómetro digital consistente en un circuito integrado cuyo funcionamiento simula el de un potenciómetro Analógico. Se componen de un divisor resistivo de n+1 resistencias, con sus n puntos intermedios conectados a un multiplexor analógico que selecciona la salida. Se manejan a través de una interfaz serie (SPI, I2C, Microwire, o similar). Suelen tener una tolerancia en torno al 20 % y a esto hay que añadirle la resistencia debida a los switches internos, conocida como Rwiper. Los valores más comunes son de 10K y 100K aunque varía en función del fabricante con 32, 64, 128, 512 y 1024 posiciones en escala logarítmica o lineal. Los principales fabricantes son Maxim, Intersil y Analog Devices. Estos dispositivos poseen las mismas limitaciones que los conversores DAC como son la corriente máxima que pueden drenar, que está en el orden de los mA, la INL y la DNL, aunque generalmente son monotónicos.

Uso del grafito

Atendiendo a las posibilidades que ofrece el grafito, la patente de n° de solicitud y título respectivamente; 201531148, "Transformador eléctrico de láminas de grafito" proporciona un transformador eléctrico de láminas de grafito consistente en un dispositivo que permite hacer conversiones de tensión eléctrica e intensidad de carga a modo de transformador eléctrico de corriente continua y/o alterna en base a la resistividad de una capa de grafito dispuestas en una geometría específica hasta conformar una unidad o módulo que pertenece a un conjunto de módulos iguales concebidos para su posible conexión eléctrica hasta adaptarse a la aplicación deseada, teniendo aplicaciones en el sector de la electrónica como fuente de alimentación o componente electrónico.

Sin embargo, el "Resistor eléctrico variable de láminas de grafito" proporciona una invención que simplifica sustancialmente la patente referida, permitiendo su utilización como potenciómetro de bajo coste, sencillo aunque de gran precisión para su uso en vehículos eléctricos, motores de uso industrial, o en estaciones de bombeo de caudal variable, entre otros. Así mismo, también tiene aplicaciones para regular y controlar la potencia y velocidad de giro de un motor asincrono de comente alterna, sin que sea necesario el establecimiento de costosos circuitos electrónicos variadores de frecuencia, y aportando respecto al estado de la técnica en general, las siguientes ventajas;

En cada unidad o módulo que pertenece a un conjunto de módulos iguales concebidos para su posible conexión, se consigue tensiones constantes o caídas de tensiones longitudinales a lo largo de la lámina de grafito casi despreciables así como una mínima disipación de calor por efecto Joule.

Posible regulación en potencia y/o intensidad sobre un amplio intervalo.

Aplicación equivalente tanto en corriente continua como alterna.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

A modo de explicación de la invención, el "Resistor eléctrico variable de láminas de grafito" se conforma en base a la combinación de un conjunto de módulos iguales concebido para su posible conexión eléctrica hasta hacerlos compatible con la aplicación deseada, donde cada módulo se conforma según una lámina de grafito cristalino adherida de forma homogénea a la superficie superior de un polímero apolar dispuesto longitudinalmente a modo de sustrato, donde la lámina de grafito dispuesta longitudinalmente determina el circuito de electricidad.

Caracterización del Módulo

Así, el referido polímero apolar que hace de sustrato, se puede configurar preferentemente a base de poliestireno de alto impacto o alta densidad que debido a su capacidad de adhesión y su carácter apolar al igual que los enlaces atómicos del grafito, al provocar el contacto y frotación del polvo de grafito sobre la superficie del mismo, se activan las interacciones entre dipolos inducidos.

De esta forma se trata de recubrir objetos poliméricos que presenten cualquier forma, mediante contacto y frotación, existiendo muy buena adhesión entre la

superficie polimérica y el recubrimiento consistente en pequeñas cantidades de carbono.

Bajo la configuración descrita, la tensión del circuito que conforma cada módulo es la diferencia de potencial existente entre dos tiras de conductores metálicos dispuestas transversalmente sobre ambos extremos de la lámina y a partir de las cuales se lleva a cabo la conexión eléctrica a la correspondiente batería o fuente de energía exterior.

Como ocurre con el uso de cualquier conductor, cuanto mayor sea la superficie de la lámina de grafito adherida sobre...