TEMA 2 RESIST

TEMA 2
RESISTORES
RESISTENCIAS O RESISTORES
Como resistencia podemos considerar cualquier elemento que puede conectarse a
una fuente de energía eléctrica. En el caso del automóvil, por ejemplo, resistencias
serán las lámparas, motores eléctricos, bobina de encendido, etc.
Pero ahora vamos a estudiar un componente electrónico, que recibe este nombre y
que se conoce también con el nombre de resistor. Son los componentes más
empleados en los montajes electrónicos y su misión es la de producir una caída de
tensión creando dos puntos de diferencia de potencial.
CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES
En función de su respuesta
Se denomina resistor lineal, o resistencia lineal, a aquélla que se caracteriza por
tener una respuesta lineal, cuando se encuentra sometida a tensiones e intensidades
relacionadas entre sí por la Ley de Ohm, es decir, cuando se le aplican unas tensiones
e intensidades proporcionales vamos obteniendo unos valores de resistencia, que,
representados en una gráfica, determinarían una línea recta.
Los resistores no lineales serán los que, al aplicar las tensiones e intensidades, no
dan como respuesta una línea recta.
En función de su valor
Otra clasificación que se puede realizar dentro de los resistores o resistencias es en
resistores fijos, construidos de forma que tienen un valor que permanece estable, y en
resistores variables, que nos permiten ajustar su valor, como son los potenciómetros.
CÓDIGO DE COLORES
Las resistencias se construyen con materiales malos conductores, no consiguiéndose
así nunca un valor exacto, pero que debe estar entre unos límites de tolerancia de lo
contrario sus efectos serían muy distintos a los deseados en el circuito. Estos valores
pueden variar por sobretensión y por la temperatura que alcanzan y también les
influye la humedad.
Tanto sus valores como su tolerancia vienen indicados en la misma resistencia a
través de unas franjas coloreadas. Cada color corresponde a una cifra según la tabla
que se adjunta.
COLOR
1ª BANDA
2ª BANDA
3ª BANDA
4ª BANDA
1ª CIFRA
2ª CIFRA
FACTOR M.
TOLERANCI
A
-----
0
1
------
MARRÓN
1
1
10
+/- 1%
ROJO
2
2
100
+/ - 2 %
NARANJA
3
3
1.000
------
AMARILLO
4
4
10.000
------
VERDE
5
5
100.000
------
AZUL
6
6
1.000.000
------
VIOLETA
7
7
------
GRIS
8
8
------
BLANCO
9
9
------
PLATA
---
---
0,01
+/- 10%
ORO
---
---
0,1
+/- 5 %
NINGUNO
---
---
---
+/- 20%
NEGRO
Para poder identificar los valores, iniciaremos la lectura de izquierda a derecha,
teniendo en cuenta que la banda de tolerancia, que está un poco más separada de las
otras.
-
La primera banda corresponde a la primera cifra.
-
La segunda banda a la segunda cifra.
-
La tercera banda es el factor multiplicador, es decir, el número de ceros que
hay que añadir a los valores anteriores, que determinarán el valor de la
resistencia.
-
La última banda es la de tolerancia, indica los valores entre los que puede estar
comprendido el de dicha resistencia.
Primer anillo: primera cifra
Segundo anillo: segunda cifra
Tercer anillo: tercera cifra
Cuarto anillo: factor multiplicador
Tolerancia
A continuación aparece otra figura representativa de las bandas coloreadas de otras
series de resistencias, E48 y E96, que se caracterizan por poseer una banda
coloreada más. Estas resistencias por lo tanto son de mayor precisión, y, como
consecuencia, su banda de tolerancia representa márgenes menos elevados,
concretamente se sitúan en el 1% y 2%, que tuvieran márgenes más amplios no
tendría sentido.
Para su identificación se procede del mismo modo que en el caso anterior, teniendo en
cuenta que:
-
La primera banda corresponde a la primera cifra.
-
La segunda banda corresponde a la segunda cifra.
-
La tercera banda corresponde a la tercera cifra.
-
La cuarta banda es el factor multiplicador.
-
La última banda es la de tolerancia, que será de color marrón o rojo.
COLOR
1ª
BANDA
2ª
BANDA
3ª
BANDA
4ª BANDA
4ª BANDA
1ª CIFRA
2ª CIFRA
3ª CIFRA
FACTOR M.
TOLERANCI
A
-----
0
0
1
------
MARRÓN
1
1
1
10
+/- 1%
ROJO
2
2
2
100
+/- 2%
NARANJA
3
3
3
1000
------
AMARILLO
4
4
4
10.000
------
VERDE
5
5
5
100.000
+/- 0,5 %
AZUL
6
6
6
1.000.000
------
VIOLETA
7
7
7
---------
------
GRIS
8
8
8
---------
------
BLANCO
8
9
9
---------
------
NEGRO
9
PLATA
---
---
---
0,01
------
ORO
---
---
---
0,1
------
NINGUNO
---
---
---
---
------
POTENCIA Y DISIPACIÓN
Potencia se define como la cantidad de trabajo realizada en la unidad de tiempo.
Potencia eléctrica será el trabajo que puede realizar una máquina eléctrica en un
tiempo determinado. El trabajo que realiza una resistencia es el de disipar calor. La
potencia máxima será la capacidad de evacuar la máxima cantidad de calor sin que
llegue a destruirse la misma.
La potencia de una resistencia de las empleadas en electrónica, viene determinada
por su tamaño, cuanto mayor sea el tamaño, mejor podrá disiparse el calor, y, como
consecuencia, menos le afectará éste a la propia resistencia para alterar su valor.
Las más usadas en resistencias de carbón son: 1/8 w, 1/4w, 1/2 w, 1 w y 2 w. Pero las
más disipadoras son las bobinadas.
RESISTENCIAS FIJAS
Las resistencias se construyen con materiales malos conductores de tipo metálico y de
carbón.
Las fabricadas a base de materiales metálicos se construyen con hilo devanado sobre
material aislante (resistencias bobinadas) o depositando una fina película, también
metálica, sobre un material aislante (resistencia de película metálica).
Las de carbón se hacen aglomeradas o de película de carbón.
Aglomeradas
Tienen unos valores muy altos que no se logran con las bobinadas. Son mezcla de
grafito o carbón con resina y, en ocasiones, talco para poder obtener los distintos
valores.
En los extremos se colocan unos casquillos a presión donde van soldados los hilos.
Todo ello va recubierto con resina o plastificado para pintar las bandas de colores.
Presentan el inconveniente de su inestabilidad por efectos de temperatura.
De película de carbón
Son las más empleadas y tienen gran estabilidad térmica. Sobre un cilindro aislante de
cerámica se deposita una fina película de carbón en espiral para dar los valores
precisos. Se colocan los casquillos y se esmalta.
De película metálica
Generalmente son de cromo y el proceso es idéntico al de película de carbón. Son de
gran estabilidad incluso en condiciones adversas.
Bobinadas
Sobre un soporte aislante se colocan espiras de hilo resistivo, aleaciones de Ni-Cr-Al,
dando el valor deseado; como el hilo resistivo puede ser de distintas secciones
podemos obtener diversas potencias de disipación.
RESISTENCIAS VARIABLES (POTENCIÓMETROS)
Como hemos visto anteriormente, existen resistencias de valor fijo y otras que las
podemos ajustar dándoles los valores que precisemos.
Los potenciómetros son unas resistencias especiales que están formadas por una
parte fija con la resistencia y una móvil en contacto con la misma que, al desplazarse,
hace variar la resistencia entre las tomas. Consiguen variar la resistencia que ofrecen
en función de un mayor o menor giro manual de su parte móvil. Suelen disponer de
unos mandos giratorios que facilitan la operación, o bien unas muescas para introducir
un destornillador adecuado.
Se designan por su valor máximo, y al lado de éste las siglas LIN (lineal), LOG
(logarítmico), etc. Si no aparecen las siglas, se trata de un potenciómetro lineal.
Algunas aplicaciones son: caudalímetro de los sistemas de inyección, control de
volumen de aparatos de radio, pedal del acelerador para aceleradores electrónicos,
etc.
TIPOS DE POTENCIÓMETRO
En función del modo de regulación:
-
Lineales, que recorren casi 360º y que van respondiendo progresivamente con
el giro.
-
Logarítmicos, que al principio responden con una progresión muy pequeña, y
después, con unos pocos grados de giro, sus valores crecen rápidamente.
Otras formas de variación menos empleadas son las antilogarítmicas y las de senocoseno.
R(Ω )
R(Ω )
grados
de giro
grados
de giro
LOGARÍTMICO
LINEAL
R(Ω )
R(Ω )
grados
de giro
ANTILOGARÍTMICO
grados
de giro
SENO-COSENO
En función del modo de fabricación:
Bobinados, llamados reostatos, para potencias elevadas.
De película de carbón, en diversos tamaños y formas, de gran precisión.
MARCAJE
A continuación aparece una tabla con los valores normalizados que existen, junto con
el marcaje que suelen llevar serigrafiado o troquelado en su encapsulado:
VALOR
100 Ω
MARCAJE
100R
VALOR
MARCAJE
47.000 Ω
47K
220 Ω
220R
100.000 Ω
100K
470 Ω
470R
220.000 Ω
220K
1.000 Ω
1K
470.000 Ω
470K
2.200 Ω
2K2
1.000.000Ω
1M
4.700 Ω
4K7
2.200.000Ω
2M2
10.000 Ω
10 K
4.700.000Ω
4M7
22.000 Ω
22 K
TIPOS DE CONEXIÓN
Los potenciómetros y reostatos pueden conectarse de dos formas diferentes:
Conexión en serie ( reostática )
Se conecta el cursor y un extremo al circuito, mientras que el otro queda libre o
puenteado con el cursor, de este modo la resistencia queda en serie con el circuito.
Material resistivo
1
Vcc
Cuerpo giratorio
Potenciómetro
3
2
Interior de un
potenciómetro
Lámpara
3
1
2
Se puede observar cómo funciona un potenciómetro en base a tomar mayor o menor
parte de material resistivo con el cuerpo giratorio: cuanta más longitud de material
resistivo se tome entre el común (3) y cualquiera de los otros dos terminales (1 ó 2),
mayor será el valor de resistencia obtenido.
Conexión en paralelo ( potenciométrica )
Los dos extremos del generador se unen a los dos del potenciómetro. Se dispone
entonces de una d. d. p. variable. La intensidad que recorre el circuito no es la misma
que la que recorre el potenciómetro. Este montaje se le llama divisor de tensión.
1
Vcc
2
Potenciómetro
3
Lámpara
A continuación se refleja la forma en la que los potenciómetros se colocan en las
carátulas de los equipos (mandos para volúmenes, balances, etc).
1 3
2
ROSCA PARA LA TUERCA
FRONTAL DEL APARATO
VÁSTAGO
GIRATORIO
5
ARANDELA GROVER
10
0
PUNTA DE MARCAJE
NIVELES DE VOLUMEN
TUERCA
MANDO GIRATORIO
MANUAL
RESISTENCIAS ESPECIALES NO LINEALES
Están fabricadas de materiales especiales que modifican su resistencia ante
determinados agentes:
Temperatura
NTC
Disminuye la resistencia al aumentar la temperatura.
PTC
Aumenta la resistencia al aumentar la temperatura.
Iluminación
LDR
Disminuye la resistencia al aumentar la luminosidad.
Tensión
VDR
La resistencia disminuye al aumentar la tensión (varistor).
Magnetismo
MDR La resistencia varía según el campo magnético (magnetorresistores).
Mecánica
PIEZO-RESISTORES
La resistencia depende de las tensiones mecánicas.
Oxígeno
LAMBDA
La resistencia varía según las proporciones de oxígeno.
RESISTORES NTC - PTC
Las NTC y PTC son un tipo especial de resistencias que varían su valor óhmico en
función de la temperatura a la que están sometidas.
En los resistores PTC sus siglas corresponden a Positive Temperature Coefficient. Se
fabrican con mezcla de titanatos de bario y estroncio, con formas diferentes según su
empleo.
Actúan de forma inversa a la NTC, por lo que sus aplicaciones son semejantes:
-
En la PTC, a mayor temperatura, mayor resistencia.
-
En la NTC, a mayor temperatura menor resistencia.
Dentro de la electrónica sus aplicaciones principales son como termostatos, protección
contra cortocircuitos y sobretensiones, compensadores de temperatura, etc. Su
identificación viene determinada por un punto y cada fabricante tiene sus normas.
Al aplicar cierta temperatura a una PTC, se obtiene una respuesta como la de la figura
siguiente
R(Ω )
I
II
III
Tª (grados)
Curva característica de un resistor PTC.
Al principio aparece una disminución del valor de resistencia (zona I), pero a partir de
cierto punto, la resistencia aumenta con la temperatura de forma brusca. A ese punto
se le llama temperatura de conmutación (zona II). En la zona III si sigue aumentando
la temperatura, la resistencia va disminuyendo, por lo que ya no actúa realmente como
una PTC.
RESISTORES LDR
Sus siglas vienen de Light Dependent Resistor, resistor dependiente de la luz, también
llamados fotorresistencias. Tienen varios Megaohmios de resistencia, pero ésta
disminuye a unos 100 ohmios al ser expuesta a la luz.
Se fabrican a base de sulfuro de cadmio. Este material, convenientemente tratado,
contiene pocos o ningún electrón libre, si se mantiene en completa oscuridad. En estas
condiciones, su resistencia es elevada. Si absorbe luz, se libera cierto número de
electrones, y esto hace aumentar la conductividad del material. Al cesar la iluminación,
los electrones son recapturados a sus posiciones originales.
No se recomienda su utilización por ser materiales altamente contaminantes.
Apariencia externa
Símbolo en circuito
LDR
A continuación se representa una gráfica característica de las LDR:
Curva característica de LDR
Nivel de luz
Nivel de luz:
100 = ambiente
0 = oscuridad
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100Ω 1KΩ 10KΩ 20KΩ 30KΩ
Resistencia
Aplicaciones
Contador de objetos en una cinta transportadora.
VISUALIZACIÓN
Judías
MASTER
LDR
CIRCUITO
DETECTOR Y
CONTADOR
Conmutador crepuscular
DÍA
RED
220V
LÁMPARA
CIRCUITO
DETECTOR
LDR
RELÉ
NOCHE
Control remoto y aislado de cargas
INTERRUPTOR
DE
MANDO
CARGA A
ACTIVAR
LDR
CIRCUITO
DETECTOR DE
SEÑAL
RESISTORES VDR
Sus siglas vienen de Voltage Dependent Resistor, resistencia dependiente de la
tensión. El material utilizado en su fabricación es carburo de silicio principalmente.
Pueden ser empleados para la estabilización de sencillos circuitos y como supresores
de chispas en contactos de relés.
Para su comprobación hay que utilizar sólo corriente continua, efectuar la medición en
el menor tiempo posible, y emplearlos para la tensión e intensidad indicadas por el
fabricante; no tienen polaridad.
En la gráfica siguiente se puede apreciar que la variación de la tensión en función de
la intensidad no es proporcional como ocurre con otros resistores.
Los fabricantes dan el valor de la intensidad nominal y la tensión en función de esta
corriente. En otros casos indican las tensiones e intensidades máximas y mínimas del
resistor.
Para aplicaciones de 1 a 15 V, se fabrican con óxidos de titanio, también con óxidos
de zinc para absorber la energía entre contactos de potencia.
Aplicaciones
- Protección de contactos y supresión de chispas.
- Protección de pequeños motores de batería.
Para identificarlas existen tres o cuatro anillos de color que hacen referencia, no a la
resistencia, sino a la tensión cuando por ellas circula una corriente de 100, 10 ó 1mA.
Se empiezan a leer por el extremo contrario a los terminales:
El primer anillo indica la intensidad.
1 mA
Naranja
10 mA
Rojo
100 mA
Marrón
Los anillos 2 y 3 indican la tensión nominal de la resistencia.
Tensión Nominal en V. según E12
Nº de
orden
Código de Color Anillos I
y II
-
16
marrón-azul
10
18
marrón-gris
12
20
rojo-negro
15
22
rojo-rojo
18
24
rojo-amarillo
22
26
rojo-azul
27
28
rojo-gris
33
30
naranja-negro
39
32
naranja-rojo
47
34
naranja-amarillo
56
36
naranja-azul
68
38
naranja-gris
82
40
amarillo-negro
100
42
amarillo-rojo
120
44
amarillo-amarillo
150
46
amarillo-azul
180
48
amarillo-gris
220
50
verde-negro
270
52
verde-rojo
330
54
verde-amarillo
En algunos casos viene determinado con un punto que se interpreta según la tabla
adjunta.
COLOR DEL PUNTO
FORMA
INTENSIDAD NOMINAL A:
TOLERANCIA
Gris
Verde
Azul
Violeta
Blanco
Rojo
Tostado
Amarillo
Rojo
Sin Color
Varilla
Varilla
Varilla
Varilla
Varilla
Varilla
Varilla
Disco
Disco
Disco
10 mA - 1200V
10 mA - 1200V
10 mA – 560V
10 mA – 680V
10 mA – 910V
10 mA - 1300V
2 mA – 950V
1 mA - 82V
1 mA – 100V
60 a 120mA -100V
+/- 20%
+/- 10%
+/- 10%
+/- 10%
+/- 10%
+/- 10%
+/- 10%
+/- 10%
+/- 20%
+/- 20%
La potencia de disipación viene determinada por su tamaño, al igual que los demás
resistores.
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
Resistencias en serie
Se dice que dos o más resistencias están acopladas en serie cuando se hallan
dispuestas una a continuación de otra, de tal forma que todas son recorridas por la
misma intensidad de corriente.
It = I1 = I2 = I3 = ...
La resistencia total o equivalente de un circuito formado por varias resistencias en
serie, es la suma de los valores de todas ellas. Es como si las sustituimos por una
sola, cuyo valor sea la suma de ellas.
Rt = R1 + R2 + R3
Vt
V1
V2
V3
Vt
R1
R2
R3
Rt
I
I
Vt
Vt
Cada vez que la corriente atraviesa un componente, en este caso una resistencia,
se produce una caída de potencial o tensión o voltaje. En cada resistencia cae una
tensión, que estará en función de su valor óhmico, cuanto más grande sea la
resistencia, mayor caída de tensión le corresponderá.
V1 = I · R1
V2 = I · R2
V3 = I · R3
La tensión total aplicada a un circuito en serie es igual a la suma de las tensiones
parciales.
Vt = V1 + V2 + V3 + ...
En cada resistencia podemos calcular la potencia parcial, potencia disipada, la suma
de todas ellas es la potencia total
P1 = V1 · I
P2 = V2 · I
P3 = V3 · I
Pt = P1 + P2 + P3 + ...
Resistencias en derivación o paralelo
Se dice que dos o más resistencias están acopladas en paralelo o derivación, cuando
los extremos de todas ellas se encuentran unidos a dos puntos comunes, llamados
nudos.
En un circuito con varias resistencias conectadas en paralelo, entre los extremos de
cada una de ellas existe la misma tensión.
Vt = V1 = V2 = V3 = ...
It
It
I1
I2
I3
Vt
Vt
R1
R2
Vt
Rt
Vt
R3
En el circuito se puede apreciar que la intensidad total se reparte en las distintas
direcciones, por cada resistencia pasará una intensidad que estará en función de
su valor óhmico, a mayor resistencia la intensidad será menor.
Para realizar el cálculo de las intensidades parciales aplicaremos la Ley de Ohm a
cada resistencia:
I1 = V/R1
I2 = V/R2
I3 = V/R3
It = I1 + I2 + I3 + ...
La resistencia total o combinada es menor que la más pequeña de un acoplamiento en
paralelo. Para calcular la resistencia total aplicaremos la siguiente relación:
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Al aplicar la expresión anterior obtenemos 1 /Rt. No olvides que para obtener Rt, que
es lo que nos interesa, debemos calcular su inversa.
Al igual que en el acoplamiento en serie, la potencia total consumida es igual a la
suma de las potencias parciales de cada una de las resistencias.
P1 = V·I1
P2 = V·I2
P3 = V·I3