O que é um resistor?
Um resistor elétrico é um componente passivo de dois terminais usado especificamente para se opor e limitar a corrente. Um resistor funciona segundo o princípio da Lei de Ohm, que afirma que a tensão nos terminais de um resistor é diretamente proporcional à corrente que flui através dele.
Lei de Ohm: V = IR
onde V é a tensão aplicada ao resistor,
Eu sou a corrente que flui através dele,
e R é a constante chamada resistência.
A unidade de resistência é ohms.
Tipos de resistores:
Os resistores podem ser classificados amplamente com base nos seguintes critérios: o tipo de material utilizado, a potência nominal e o valor da resistência.
1. Resistores fixos.
Em alguns cenários, um circuito elétrico pode precisar de uma quantidade menor de corrente para fluir através dele do que o valor de entrada. Resistores fixos são usados nessas situações para limitar o fluxo de corrente.
1.1 Resistores de Composição de Carbono:
Esses resistores são hastes cilíndricas que são uma mistura de grânulos de carbono e cerâmica em pó. O valor do resistor depende da composição do material cerâmico. Uma maior quantidade de conteúdo cerâmico resultará em mais resistência. Como a haste é revestida com um material isolante, há chances de danos devido ao calor excessivo causado pela soldagem.
Alta corrente e tensão também podem danificar o resistor. Esses fatores trazem mudanças irreversíveis no poder de resistência destes resistores. Esse tipo de resistor raramente são utilizados hoje em dia devido ao seu alto custo e são preferidos apenas em circuitos de alimentação e soldagem.
Fig. 1: Imagem de resistores de composição de carbono
1.2 Resistores de filme de carbono:
Esse resistor é formado pela deposição de uma camada de filme de carbono sobre um substrato isolante. Cortes helicoidais são então feitos através do filme de carbono para traçar um caminho resistivo longo e helicoidal. A resistência pode ser variada usando material de carbono de resistividade diferente e modificando o formato do resistor. O caminho resistivo helicoidal torna esses resistores altamente indutivos e de pouca utilidade para aplicações de RF.
Apresentam um coeficiente de temperatura entre -100 e -900 ppm/°C. O filme de carbono é protegido por um revestimento epóxi conformal ou por um tubo cerâmico. A operação destes resistores requer alta estabilidade de pulso.
Fig. 2: Imagem de resistores de filme de carbono
Resistores de filme metálico e fio enrolado
1.3 Resistor de filme metálico:
Esses resistores são feitos de pequenas hastes de cerâmica revestidas com metal (como uma liga de níquel) ou óxido metálico (como óxido de estanho). O valor da resistência é controlado principalmente pela espessura da camada de revestimento (quanto mais espessa a camada, menor é o valor da resistência). Uma ranhura espiral fina pode ser cortada ao longo da haste usando um laser para dividir efetivamente o revestimento de carbono ou metal em uma tira longa e espiral, que forma o resistor.
Fig. 3: Imagem de resistores de filme metálico
Os resistores de filme metálico podem ser obtidos em uma ampla faixa de valores de resistência, de alguns Ohms a dezenas de milhões de Ohms, com uma tolerância muito pequena. Por exemplo, para um valor declarado de 100K Ohm, o valor real estará entre 99K Ohm e 101K Ohm. Pequenos resistores de carbono, metal e óxido vêm em várias cores, como vermelho escuro, marrom, azul, verde, cinza ou branco.
1.4 Resistor de fio enrolado:
Os resistores de fio enrolado variam em tamanho e aparência física. Seus elementos resistivos são geralmente comprimentos de fio, geralmente uma liga como níquel/cromo ou manganina, enrolada em uma pequena haste de cerâmica ou fibra de vidro e revestida com uma película isolante de cimento à prova de chamas. Eles normalmente estão disponíveis em baixos valores de resistência, mas são capazes de dissipar grandes quantidades de energia.
Esses resistores podem ficar muito quentes durante o uso. Por esse motivo, esses resistores são alojados em uma caixa metálica com aletas que pode ser aparafusada a um chassi metálico para dissipar o calor gerado. A proteção contra fogo é importante e as caixas ou revestimentos à prova de fogo são vitais. Os fios de saída são normalmente soldados em vez de soldados ao resistor. Os resistores de esmalte são usados em cenários onde está envolvida alta potência e são encapsulados em bases à prova de calor.
Como os resistores de fio enrolado são principalmente bobinas, eles têm mais indutância indesejável do que outros tipos de resistor, embora enrolar o fio em seções com direções alternadamente invertidas possa minimizar a indutância. Outras técnicas empregam enrolamento bifilar para reduzir a área da seção transversal da bobina. Para os circuitos mais exigentes são utilizados resistores com enrolamentos Ayrton-Perry.
Fig. 4: Imagem de resistores de fio enrolado
Resistores de filme fino e filme grosso
1.5 Resistores de filme fino e filme grosso:
O diretor da escola diferença entre resistores de filme fino e filme espesso é como o filme é aplicado ao cilindro (resistências axiais) ou à superfície (resistências SMD). Os resistores de filme fino são feitos por pulverização catódica (um método de deposição a vácuo) do material resistivo sobre um substrato isolante, enquanto os resistores de filme espesso são feitos usando processos de impressão em tela e estêncil.
Condutores cerâmicos como nitreto de tântalo (TaN), dióxido de rutênio (RuO2), óxido de chumbo (PbO), rutenato de bismuto (Bi2ru2Ó7), níquel-cromo (NiCr) e iridato de bismuto (Bi2Ir2Ó7) são os materiais comumente usados para fazer resistores de filme fino. Os resistores de filme espesso são geralmente feitos misturando cerâmica com vidro em pó. Filmes espessos possuem tolerâncias que variam de 1 a 2% e coeficiente de temperatura entre ±200 ou ±250 ppm/K.
Resistores de filme fino são geralmente mais caros que os resistores de filme espesso. Resistores de película fina são preferidos para componentes de potência passivos e ativos de micro-ondas, como resistores de potência de micro-ondas, terminações de potência de micro-ondas, divisores de potência resistivos de micro-ondas, atenuadores de potência de micro-ondas.
Fig. 5: Imagem de Filme Fino e Obrigado Resistores de filme
Montagem em superfície e resistores de rede
1.6 Resistor de montagem em superfície (SMT):
Esse tipo de resistor ajuda a obter uma dissipação de energia muito baixa juntamente com uma densidade de componentes muito alta. A maioria dos circuitos modernos usa pequenos resistores SMT. Estes são feitos depositando uma película de material resistivo, como óxido de estanho, em um minúsculo chip de cerâmica. As bordas do resistor são então retificadas com precisão ou cortadas com um laser para fornecer resistência precisa em todo o dispositivo. As tolerâncias podem ser tão baixas quanto 0,02%. São fornecidos contatos em cada extremidade, que são soldados diretamente na impressão condutora da placa de circuito, geralmente por métodos de montagem automática. Eles são usados principalmente onde o espaço é um fator importante.
Fig. 6: Imagem de resistores de montagem em superfície
1.7 Resistores de rede:
Esses resistores são a combinação de resistências que podem fornecer valores idênticos em todos os pinos, com um pino atuando como terminal comum. Esses resistores estão disponíveis em pacote simples em linha e pacote duplo em linha e podem ser montados em superfície ou através de furo. Eles são usados em aplicações como pull up/pull down, DAC etc.
Figura 7: Símbolos de resistores de rede
Figura 8: Diagrama de circuito de resistores de rede
Resistores Variáveis
2. Resistores variáveis.
Predefinições e potenciômetros são tipos comumente usados de resistores variáveis. Eles são usados principalmente para divisão de tensão e configuração da sensibilidade dos sensores. Estes possuem um contato deslizante ou limpador que pode ser girado com a ajuda de uma chave de fenda para alterar o valor da resistência. No tipo linear, a mudança na resistência é linear à medida que o limpador gira. No tipo logarítmico, a resistência muda exponencialmente à medida que o limpador desliza. O valor deve ser definido corretamente quando instalado em algum dispositivo e não é ajustado pelo usuário do dispositivo.
Fig. 9: Diagrama de Resistores Variáveis
A variável pode ter três abas onde a aba do meio é o limpador. Se todas as três guias forem utilizadas, ele se comporta como um divisor de tensão. Se apenas a guia do limpador for usada junto com outra guia, ela se tornará um resistor variável ou reostato. Se apenas as abas laterais forem usadas, ele se comportará como um resistor fixo. Eles são usados principalmente para ajuste, divisão de tensão e ajuste de sensibilidade de sensores.
A variável pode ter uma ou duas chaves embutidas onde o resistor opera para o estado LIGADO da(s) chave(s). Esses resistores eram usados principalmente para controle de volume em circuitos de TV e rádio mais antigos. Também pode haver variáveis de quatro abas onde o quarto terminal é para sinal de feedback e colocado próximo à primeira aba. Resistores variáveis enrolados em fio são usados para controle muito preciso da resistência.
O limpador também pode ser giratório (como na maioria dos presets), deslizante ou em formato de disco (como usado em rádios de bolso para controle de volume).
Figura 10: Imagem mostrando aplicações de variável resistor
Fig. 11: Imagem mostrando diferentes tipos de resistores variáveis
Resistores Semivariáveis
3. Resistores semivariáveis
Estes são dois resistores variáveis terminais projetados para lidar com tensões e correntes mais altas. Esses são construídos por fio resistivo enrolado para formar uma bobina toróide com o limpador se movendo sobre a superfície superior do toróide, deslizando de uma volta do fio para a próxima. Um reostato também é feito de fio de resistência enrolado em um cilindro resistente ao calor com o controle deslizante feito de vários dedos de metal. Os dedos podem ser movidos ao longo da bobina do fio de resistência por meio de um botão deslizante, alterando assim o ponto de toque.
Fig. 12: Imagem de Semivariável Resistores
Resistores Especiais
4. Resistores especiais
4.1 Termistores:
Termistores são resistores especiais cuja resistência muda com a temperatura. Se a resistência aumenta com o aumento da temperatura, então é chamada de coeficiente de temperatura positivo (PTC) ou posistores. Se a resistência diminuir com o aumento da temperatura, isso é chamado de coeficiente de temperatura negativo (NTC).
Um NTC pode ser substituído por um transistor com um potenciômetro trimmer. Os PTCs são usados principalmente como limitadores de corrente para proteção de circuitos. À medida que a dissipação de calor do resistor aumenta, a resistência aumenta, limitando assim a corrente. Os NTCs são usados principalmente para detecção de temperatura, substituição de fusíveis na proteção de fontes de alimentação e para medições de baixas temperaturas de até 10K. Estes são construídos utilizando óxidos metálicos sinterizados em matriz cerâmica.
Fig. 13: Imagem dos termistores
4.2 Resistores dependentes de luz (LDR):
Os LDRs possuem aderência em zigue-zague de sulfeto de cádmio cuja resistência diminui à medida que a intensidade da luz incidente sobre ele aumenta. Na ausência de luz sua resistência é em mega ohms mas com a aplicação de luz a resistência cai drasticamente. Esses resistores são usados em muitos itens de consumo, como medidores de luz para câmeras, luzes de rua, rádios-relógios, alarmes e relógios externos.
Fig. 14: Imagem do Resistor Dependente de Luz (LDR)
Medição de resistência
Medição de resistência:
Por códigos de cores
Figo. 15 :Imagem mostrando a codificação de cores dos resistores
Os resistores de chip têm uma representação numérica de três dígitos, onde os dois primeiros dígitos representam o número e o terceiro dígito é o multiplicador. Por exemplo, em um resistor de chip, o número 103 significa que sua resistência é 10K, sendo 3 o fator de multiplicação.
Medição usando multímetro
Medição de resistência usando multímetro:
Existem alguns passos simples necessários para fazer um medição de resistência com um multímetro digital:
1. Selecione a resistência que precisa ser medida e estime qual pode ser a resistência.
2. Insira as sondas nos soquetes necessários. O multímetro digital terá vários soquetes para as pontas de prova. Insira-os ou verifique se já estão nos soquetes corretos.
3. Ligue o multímetro.
4. Selecione o intervalo necessário. Quando o multímetro digital está ligado, a quantidade necessária de tensão, corrente ou resistência e sua faixa podem ser selecionadas. A faixa selecionada deve ser tal que a melhor leitura seja obtida. Normalmente, a chave de função do multímetro será rotulada com a leitura de resistência máxima. Escolha aquele onde o valor estimado da resistência estará abaixo, mas próximo do máximo da faixa. Desta forma, a medição de resistência mais precisa pode ser feita.
5. Faça a medição. As pontas de prova podem ser aplicadas em ambos os terminais do resistor. O intervalo pode ser ajustado se necessário. O valor do resistor é mostrado no display do mutímetro.
6. Desligue o multímetro: Depois de feita a medição da resistência, o multímetro pode ser desligado para economizar as baterias. Também é aconselhável colocar a chave de função em uma faixa de alta tensão. Desta forma, se o multímetro for utilizado novamente para outro tipo de leitura, nenhum dano será causado se for utilizado inadvertidamente sem selecionar a faixa e função corretas.
Precauções gerais
Precauções gerais ao medir resistência
· Meça a resistência quando os componentes não estiverem conectados em um circuito.
· Lembre-se de garantir que o circuito em teste não esteja ligado.
· Certifique-se de que os capacitores em um circuito em teste estejam descarregados.
· Lembre-se de que os diodos em um circuito causarão leituras diferentes em qualquer direção.
· O caminho de vazamento através dos dedos pode alterar as leituras em alguns casos.
Análise de Circuito
Análise de Circuito:
O comportamento AC e DC dos resistores é o mesmo. Na combinação em série, a resistência equivalente é a soma das resistências e é dada por:
R = R1 + R2 + R3 +……
A corrente através do ramo permanece constante enquanto as quedas de tensão em diferentes resistores são diferentes e são dadas pelo produto da corrente e das resistências individuais.
Na combinação shunt, a resistência equivalente é dada por:
1/R = 1/R1 + 1/R2 +1/R3+…..
A tensão entre os ramos permanece constante enquanto as correntes nos diferentes ramos são diferentes e são dadas pela tensão de alimentação dividida pelas resistências individuais.
Figura 16: Diagrama de circuito de conexões em série e paralela de resistores
Através da análise, podemos concluir que no caso de circuitos com dois ramais, a corrente em um ramal é o produto da corrente de alimentação e a resistência no outro ramal dividida pela soma das resistências. Isso é chamado de 'fórmulas de derivação'
Figura 17: Circuito Equivalente para Fórmulas de Shunt
EUR1 = I*R2/ (R1+R2)
EUR2 = I*R1/ (R1+R2)
Também pode haver combinações de resistências estrela (Y e T) e delta (delta e torta).
Figura 18: Diagrama de circuito de conexões estrela e delta de resistores
Uma rede delta pode ser convertida em rede estrela usando as fórmulas:
RA =RAB*RAC/ (RAB+RAC+RAC)
RB =RAB*RAC/ (RAB+RAC+RAC)
RC =RAC*RAC/ (RAB+RAC+RAC)
Mnemônicos – Para conversão delta em estrela, o resistor em um nó é o produto das resistências nos ramos adjacentes conectados a esse nó dividido pela soma de todas as três resistências delta.
Uma rede estrela pode ser convertida em rede delta usando as fórmulas:
RAB =RA +RB +RA*RB/RC
RCA = RA +RC +RA*RC/RB
RAC = RC +RB +RC*RB/RA
Mnemônicos – Para conversão estrela em delta, a resistência em um ramal é a soma das resistências mantidas pelos dois nós do ramal com o produto dessas resistências dividido pela resistência oposta.