¿Qué es una resistencia?
Una resistencia eléctrica es un componente pasivo de dos terminales que se utiliza específicamente para oponerse y limitar la corriente. Una resistencia funciona según el principio de la ley de Ohm, que establece que el voltaje entre los terminales de una resistencia es directamente proporcional a la corriente que fluye a través de ella.
Ley de Ohm: V = IR
donde V es el voltaje aplicado a la resistencia,
Soy la corriente que fluye a través de él,
y R es la constante llamada resistencia.
La unidad de resistencia es ohmios.
Tipos de resistencias:
Las resistencias se pueden clasificar en términos generales según los siguientes criterios: el tipo de material utilizado, la potencia nominal y el valor de resistencia.
1. Resistencias fijas .
En algunos escenarios, un circuito eléctrico puede necesitar que fluya a través de él una cantidad menor de corriente que el valor de entrada. En estas situaciones se utilizan resistencias fijas para limitar el flujo de corriente.
1.1 Resistencias de composición de carbono:
Estas resistencias son varillas cilíndricas que son una mezcla de gránulos de carbono y polvo cerámico. El valor de la resistencia depende de la composición del material cerámico. Una mayor cantidad de contenido cerámico dará como resultado una mayor resistencia. Como la varilla está recubierta con un material aislante, existe la posibilidad de que se dañe debido al calor excesivo causado por la soldadura.
La alta corriente y voltaje también pueden dañar la resistencia. Estos factores traen cambios irreversibles en el poder de resistencia de estas resistencias . Este tipo de resistencia rara vez se utiliza hoy en día debido a su alto costo y se prefiere sólo en circuitos de suministro de energía y soldadura.
Fig. 1: Imagen de resistencias de composición de carbono.
1.2 Resistencias de película de carbono:
Esta resistencia se forma depositando una capa de película de carbono sobre un sustrato aislante. Luego se realizan cortes helicoidales a través de la película de carbono para trazar un largo camino resistivo helicoidal. La resistencia se puede variar utilizando material de carbono de diferente resistividad y modificando la forma de la resistencia. La trayectoria resistiva helicoidal hace que estas resistencias sean altamente inductivas y de poca utilidad para aplicaciones de RF.
Tienen un coeficiente de temperatura entre -100 y -900 ppm/°C. La película de carbono está protegida por un revestimiento epoxi conformado o un tubo cerámico. El funcionamiento de estas resistencias requiere una alta estabilidad de pulso.
Fig. 2: Imagen de resistencias de película de carbono
Resistencias bobinadas y de película metálica
1.3 Resistencia de película metálica:
Estas resistencias están hechas de pequeñas varillas de cerámica recubiertas con metal (como una aleación de níquel) u óxido metálico (como el óxido de estaño). El valor de resistencia está controlado principalmente por el espesor de la capa de recubrimiento (cuanto más gruesa es la capa, menor es el valor de resistencia). Se puede cortar una delgada ranura en espiral a lo largo de la varilla usando un láser para dividir efectivamente el recubrimiento de carbono o metal en una tira larga en espiral, que forma la resistencia.
Fig. 3: Imagen de resistencias de película metálica.
Las resistencias de película metálica se pueden obtener en una amplia gama de valores de resistencia, desde unos pocos ohmios hasta decenas de millones de ohmios, con una tolerancia muy pequeña. Por ejemplo, para un valor declarado de 100 K Ohm, el valor real estará entre 99 K Ohm y 101 K Ohm. Las resistencias pequeñas de carbono, metal y óxido vienen en muchos colores, como rojo oscuro, marrón, azul, verde, gris o blanco.
1.4 Resistencia bobinada:
Las resistencias bobinadas varían en tamaño y apariencia física. Sus elementos resistivos suelen ser trozos de alambre, normalmente una aleación como níquel/cromo o manganina, envueltos alrededor de una pequeña varilla de cerámica o fibra de vidrio y recubiertos con una película aislante de cemento ignífugo. Suelen estar disponibles en valores de resistencia bajos pero son capaces de disipar grandes cantidades de energía.
Estas resistencias pueden calentarse mucho durante su uso. Por este motivo, estas resistencias están alojadas en una caja metálica con aletas que se puede atornillar a un chasis metálico para disipar el calor generado. La protección contra incendios es importante y los cerramientos o revestimientos ignífugos son vitales. Los cables de salida suelen estar soldados en lugar de soldarse a la resistencia. Las resistencias esmaltadas se utilizan en escenarios en los que se trata de alta potencia y están encapsuladas en bases resistentes al calor.
Debido a que las resistencias bobinadas son principalmente bobinas, tienen una inductancia más indeseable que otros tipos de resistencias, aunque enrollar el cable en secciones con direcciones alternativamente invertidas puede minimizar la inductancia. Otras técnicas emplean devanado bifilar para reducir el área de la sección transversal de la bobina. Para los circuitos más exigentes se utilizan resistencias con devanados Ayrton-Perry.
Fig. 4: Imagen de resistencias bobinadas
Resistencias de película fina y gruesa
1.5 Resistencias de película delgada y de película gruesa:
La diferencia entre resistencias de película delgada y de película gruesa es cómo se aplica la película al cilindro (resistencias axiales) o a la superficie (resistencias SMD). Las resistencias de película delgada se fabrican mediante pulverización catódica (un método de deposición al vacío) de material resistivo sobre un sustrato aislante, mientras que las resistencias de película gruesa se fabrican mediante procesos de impresión con pantalla y plantilla.
Conductores cerámicos como nitruro de tantalio (TaN), dióxido de rutenio (RuO 2 ), óxido de plomo (PbO), rutenato de bismuto (Bi 2 ru 2 Ó 7 ), níquel-cromo (NiCr) e iridato de bismuto (Bi 2 Ir 2 Ó 7 ). ) son los materiales comúnmente utilizados para fabricar resistencias de película delgada. Las resistencias de película gruesa generalmente se fabrican mezclando cerámica con vidrio en polvo. Las películas gruesas tienen tolerancias que van del 1 al 2% y un coeficiente de temperatura entre ±200 o ±250 ppm/K.
Las resistencias de película delgada son generalmente más caras que las resistencias de película gruesa. Se prefieren las resistencias de película delgada para componentes de potencia de microondas activos y pasivos, como resistencias de potencia de microondas, terminaciones de potencia de microondas, divisores de potencia resistivos de microondas y atenuadores de ondas de potencia de microondas.
Fig. 5: Imagen de resistencias de película delgada y de película gracias
Resistencias de red y montaje en superficie
1.6 Resistencia de montaje en superficie (SMT):
Este tipo de resistencia ayuda a lograr una disipación de potencia muy baja junto con una densidad de componentes muy alta. La mayoría de los circuitos modernos utilizan pequeñas resistencias SMT. Se fabrican depositando una película de material resistivo, como óxido de estaño, sobre un pequeño chip cerámico. Luego, los bordes de la resistencia se rectifican o cortan con precisión con un láser para proporcionar una resistencia precisa en todo el dispositivo. Las tolerancias pueden ser tan bajas como el 0,02%. Se proporcionan contactos en cada extremo, que se sueldan directamente a la impresión conductora de la placa de circuito, generalmente mediante métodos de autoensamblaje. Se utilizan principalmente donde el espacio es un factor importante.
Fig. 6: Imagen de resistencias de montaje en superficie
1.7 Resistencias de red:
Estas resistencias son la combinación de resistencias que pueden proporcionar valores idénticos en todos los pines con un pin actuando como terminal común. Estas resistencias están disponibles en paquete simple en línea y paquete doble en línea y pueden montarse en superficie o en orificio pasante. Se utilizan en aplicaciones como pull up/pull down, DAC, etc.
Figura 7: Símbolos de resistencia de red
Figura 8: Diagrama de circuito de resistencias de red
Resistencias variables
dos. Resistencias variables.
Los ajustes preestablecidos y los potenciómetros son tipos de resistencias variables comúnmente utilizados. Se utilizan principalmente para la división de voltaje y el ajuste de sensibilidad de sensores. Estos tienen un contacto deslizante o limpiador que se puede girar con la ayuda de un destornillador para cambiar el valor de la resistencia. En el tipo lineal, el cambio de resistencia es lineal a medida que gira el limpiaparabrisas. En el tipo logarítmico, la resistencia cambia exponencialmente a medida que se desliza el limpiaparabrisas. El valor debe configurarse correctamente cuando se instala en un dispositivo y no lo ajusta el usuario del dispositivo.
Fig. 9: Diagrama de resistencia variable
La variable puede tener tres pestañas, donde la pestaña del medio es el limpiador. Si se utilizan las tres pestañas, se comporta como un divisor de voltaje. Si solo se usa la pestaña limpiadora junto con otra pestaña, se convierte en una resistencia variable o reóstato. Si sólo se utilizan las pestañas laterales, se comporta como una resistencia fija. Se utilizan principalmente para sintonización, división de voltaje y ajuste de sensibilidad de sensores.
La variable puede tener uno o dos interruptores incorporados donde la resistencia opera hasta el estado ON de los interruptores. Estas resistencias se utilizaron principalmente para controlar el volumen en circuitos de radio y televisión más antiguos. También puede haber variables de cuatro pestañas donde el cuarto terminal es para señal de retroalimentación y se coloca al lado de la primera pestaña. Las resistencias variables bobinadas se utilizan para un control muy preciso de la resistencia.
El limpiaparabrisas también puede ser giratorio (como ocurre con la mayoría de las presintonías), deslizante o en forma de disco (como se usa en las radios de bolsillo para controlar el volumen).
Figura 10: Imagen que muestra aplicaciones de resistencia variable
Fig. 11: Imagen que muestra diferentes tipos de resistencias variables
Resistencias semivariables
3. Resistencias semivariables
Estas son resistencias variables de dos terminales diseñadas para manejar voltajes y corrientes más altos. Estos se construyen mediante alambre resistivo enrollado para formar una bobina toroidal con el limpiador moviéndose sobre la superficie superior del toroide, deslizándose de una vuelta de alambre a la siguiente. Un reóstato también está hecho de alambre de resistencia enrollado alrededor de un cilindro resistente al calor con el control deslizante formado por varios dedos de metal. Los dedos se pueden mover a lo largo de la bobina de cable de resistencia mediante un control deslizante, cambiando así el punto de contacto.
Fig. 12: Imagen de resistencias semivariables
Resistencias especiales
4. Resistencias especiales
4.1 Termistores:
Los termistores son resistencias especiales cuya resistencia cambia con la temperatura . Si la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura, se denomina coeficiente de temperatura positivo (PTC) o posistores. Si la resistencia disminuye al aumentar la temperatura, esto se denomina coeficiente de temperatura negativo (NTC).
Un NTC se puede sustituir por un transistor con un potenciómetro de ajuste. Los PTC se utilizan principalmente como limitadores de corriente para protección de circuitos. A medida que aumenta la disipación de calor de la resistencia, aumenta la resistencia, limitando así la corriente. Los NTC se utilizan principalmente para la detección de temperatura, el reemplazo de fusibles en la protección del suministro de energía y para mediciones de bajas temperaturas de hasta 10 K. Se construyen utilizando óxidos metálicos sinterizados en una matriz cerámica.
Fig. 13: Imagen de los termistores
4.2 Resistencias dependientes de la luz (LDR):
Los LDR tienen una adhesión en zigzag de sulfuro de cadmio cuya resistencia disminuye a medida que aumenta la intensidad de la luz que incide sobre ellos. En ausencia de luz su resistencia es de mega ohmios pero con la aplicación de luz la resistencia baja drásticamente. Estas resistencias se utilizan en muchos artículos de consumo, como fotómetros para cámaras, alumbrado público, radiodespertadores, alarmas y relojes de exterior.
Fig. 14: Imagen de la resistencia dependiente de la luz (LDR)
Medición de resistencia
Medición de resistencia:
Por códigos de color
Higo. 15 : Imagen que muestra el código de colores de las resistencias.
Las resistencias en chip tienen una representación numérica de tres dígitos, donde los dos primeros dígitos representan el número y el tercer dígito es el multiplicador. Por ejemplo, en una resistencia de chip, el número 103 significa que su resistencia es 10K, siendo 3 el factor de multiplicación.
Medición usando multímetro
Medición de resistencia usando multímetro:
Se requieren algunos pasos simples para realizar una medición de resistencia con un multímetro digital:
1. Seleccione la resistencia que necesita medirse y estime cuál podría ser la resistencia.
dos. Inserte las sondas en los enchufes requeridos. El multímetro digital tendrá varios enchufes para los cables de prueba. Insértelos o compruebe que ya estén en los enchufes correctos.
3. Enciende el multímetro.
4. Seleccione el rango requerido. Cuando se enciende el multímetro digital, se puede seleccionar la cantidad requerida de voltaje, corriente o resistencia y su rango. El rango seleccionado debe ser tal que se obtenga la mejor lectura. Normalmente, el interruptor de función del multímetro estará etiquetado con la lectura de resistencia máxima. Elija aquel en el que el valor de resistencia estimado esté por debajo, pero cerca del máximo del rango. De esta manera, se puede realizar una medición de resistencia más precisa.
5. Toma la medida. Las sondas se pueden aplicar a ambos terminales de la resistencia. El intervalo se puede ajustar si es necesario. El valor de la resistencia se muestra en la pantalla del multímetro.
6. Apague el multímetro: Una vez realizada la medición de resistencia, se puede apagar el multímetro para ahorrar baterías. También es aconsejable colocar el interruptor de función en un rango de alto voltaje. De esta manera, si se vuelve a utilizar el multímetro para otro tipo de lectura, no se producirán daños si se utiliza sin querer sin seleccionar el rango y función correctos.
Precauciones generales
Precauciones generales al medir la resistencia.
· Mida la resistencia cuando los componentes no están conectados en un circuito.
· Recuerde asegurarse de que el circuito bajo prueba no esté encendido.
· Asegúrese de que los condensadores de un circuito bajo prueba estén descargados.
· Recuerde que los diodos en un circuito provocarán lecturas diferentes en cualquier dirección.
· La ruta de fuga a través de los dedos puede alterar las lecturas en algunos casos.
Análisis de circuitos
Análisis de circuito:
El comportamiento de CA y CC de las resistencias es el mismo. En combinación en serie, la resistencia equivalente es la suma de las resistencias y viene dada por:
R = R1 + R2 + R3 +……
La corriente a través de la rama permanece constante, mientras que las caídas de voltaje a través de diferentes resistencias son diferentes y están dadas por el producto de la corriente y las resistencias individuales.
En la combinación en derivación, la resistencia equivalente viene dada por:
1/R = 1/R1 + 1/R2 +1/R3+…..
La tensión entre las ramas permanece constante mientras que las corrientes en las diferentes ramas son diferentes y vienen dadas por la tensión de alimentación dividida por las resistencias individuales.
Figura 16: Diagrama de circuito de conexiones en serie y paralelo de resistencias
Mediante el análisis podemos concluir que en el caso de circuitos con dos ramas, la corriente en una rama es el producto de la corriente de alimentación y la resistencia en la otra rama dividida por la suma de las resistencias. Esto se llama 'fórmulas de derivación'
Figura 17: Circuito equivalente para fórmulas de derivación
UE R1 = I*R 2 / (R 1 +R 2 )
UE R2 = I*R 1 / (R 1 +R 2 )
También puede haber combinaciones de resistencias en estrella (Y y T) y en delta (delta y torcida).
Figura 18: Diagrama de circuito de conexiones de resistencias en estrella y en triángulo
Una red delta se puede convertir en una red en estrella mediante las fórmulas:
R A =R AB *R AC / (R AB +R AC +R AC )
R B =R AB *R AC / (R AB +R AC +R AC )
R C =R AC *R AC / (R AB +R AC +R AC )
Mnemónicos: para la conversión delta a estrella, la resistencia en un nodo es el producto de las resistencias en las ramas adyacentes conectadas a ese nodo dividido por la suma de las tres resistencias delta.
Una red en estrella se puede convertir en una red en delta mediante las fórmulas:
R AB =R A +R B +R A * RB /R C
R CA = R A +R C +R A * RC /R B
R AC = R C +R B +R C * RB /R A
Mnemónicos: para la conversión de estrella a delta, la resistencia en una rama es la suma de las resistencias mantenidas por los dos nodos de la rama con el producto de estas resistencias dividido por la resistencia opuesta.