LA RESISTENCIA. Resistencias de valor fijo

Transcripción

1 Resistencias de valor fijo La figura muestra la constitución interna de una resistencia de película de carbón. Durante su fabricación, una fina capa de carbón es depositada sobre una pequeña barra cerámica. La capa resistiva va tomando la forma de una espiral, esto lo hace una máquina automática hasta que la resistencia entre ambos extremos de la barra se halle tan cerca posible del valor correcto. Se agregan al final de la capa unos terminales de metal, luego la resistencia es cubierta por una capa aislante y finalmente pintada con las bandas de colores para indicar el valor nominal y su tolerancia. Las resistencias de película de carbón son baratas y fácilmente disponibles, con valores de tolerancia dentro del ±10% (plateado) o ±5% (dorado) de su valor nominal. Las resistencias de película metálica y las de óxidos de metales se fabrican de una forma similar, pero con mayor precisión, con tolerancias de ±2% (rojo) o ±1% (marrón) de su valor nominal. Hay algunas diferencias de prestaciones entre estos dos tipos, pero ninguna de ellas afecta a su uso en circuitos simples. Las resistencias de hilo bobinado o de alambre se fabrican enrollando un fino alambre alrededor de una barra de cerámica. Pueden ser hechas con extremada precisión para su uso en multímetros, osciloscopios y otros equipos de medida. Algunos tipos de resistencias de hilo bobinado pueden soportar grandes intensidades de corriente sin sobrecalentarse y son usadas en fuentes de alimentación y otros circuitos que manejan grandes corrientes. Función Las resistencias restringen o limitan el flujo de la corriente eléctrica, por ejemplo una resistencia suele colocarse en serie con un diodo LED ( light-emitting diode) para limitar la corriente que pasa a través de él a un valor que no se exceda de 20 ma. Ejemplo: símbolo: Código de Colores Cómo puede ser reconocido el valor de una resistencia desde las bandas de colores? Cada color representa un número de acuerdo al siguiente esquema: La primera banda sobre la resistencia es interpretada como el PRIMER DÍGITO del valor. Para la resistencia de la figura de abajo, la primera banda es amarillo, así el primer dígito es 4. La segunda banda da el SEGUNDO DÍGITO. En este ejemplo es violeta, esto hace que el segundo dígito sea un 7. La tercera banda es llamada MULTIPLICADOR (o Número de Ceros) y esto se entiende como el número de ceros que debes escribir después de los dos dígitos que ya tienes. Una banda roja te dice que debes agregar 2 ceros. El valor de esta resistencia es por lo tanto: ohmios, es decir, Ω, o 4,7 kω. 1

2 La banda del otro extremo de la resistencia es llamada TOLERANCIA. Esta indica el porcentaje de precisión del valor de la resistencia. La mayoría de las resistencias de carbón tienen una banda de tolerancia de color dorado, indicando que el valor real de la resistencia está dentro del valor nominal + o un 5% del mismo valor. Otros colores de tolerancia son los de la tabla de la derecha: Más acerca del Código de Colores El código de colores explicado anteriormente te permite interpretar los valores de cualquier resistencia por encima de los 100 Ω. Cómo trabaja el código para valores por debajo de 100 Ω? Aquí está el código para 12 Ω: marrón, rojo, negro. El color negro como multiplicador representa o significa que ningún cero deberá agregarse a las dos primeras cifras. Usando este método para indicar valores comprendidos entre 10 Ω y 100 Ω esto significa que todos los valores requieren el mismo número de bandas. Para valores comprendidos entre 1 Ω y 10 Ω, el color del multiplicador es cambiado a dorado. Por ejemplo, los colores: marrón, negro, dorado indican una resistencia de 1 Ω, mientras que los colores: rojo, rojo, dorado se refieren a una resistencia de 2,2 Ω. Las resistencias de película de metal, fabricadas con 1 o 2 % de tolerancia, a menudo usan un código que consiste en 4 bandas de colores en lugar de 3. El código trabaja de la misma forma, con las primeras 3 bandas interpretadas como dígitos y la cuarta banda como el multiplicador. Por ejemplo, una resistencia de película de metal de 1 kω tiene las siguientes bandas: marrón, negro, negro, marrón (más marrón o rojo para la tolerancia), mientras que una resistencia de película de metal de 56 kω tiene las bandas: verde, azul, negro, rojo Cabe señalar que el multiplicador para las resistencias de película de metal con valores desde 1 kω para arriba es marrón (en lugar de rojo, como en el sistema de tres colores), mientras que el factor de multiplicación es rojo para resistencias por encima de 10 kω (en lugar de naranja). Es probable que uses valores bajos de resistencias de película metálica en algunas ocasiones y te sea útil saber leer su código. Sin embargo, la mayoría de las resistencias que usas en la construcción de circuitos electrónicos serán de película de carbón con valores indicados usando el código de tres bandas de color. Es este sistema el que tú debes dominar primero. Valores E12 y E24 Si tú tienes alguna experiencia construyendo circuitos, habrás notado que las resistencias comúnmente tienen valores tales como 2,2, 3,3, o 4,7 y no están disponibles en valores igualmente espaciados como 2, 3, 4, 5 y así sucesivamente. Los fabricantes no producen valores similares a estos, porqué no? La respuesta se debe en parte al hecho de que las resistencias son fabricadas con un porcentaje de precisión (tolerancia). Mira la tabla de abajo la cual muestra los valores de la serie E12 y E24: Serie E12 tolerancia 10 % Serie E24 tolerancia 5 % Las resistencias se fabrican en múltiplos de estos valores, por ejemplo, 1,2 Ω, 12 Ω, 120 Ω, 1,2 kω, 120 kω, 1,2 MΩ y así sucesivamente. Considera los valores de 100 Ω y 120 Ω, valores adyacentes en el rango E12. El 10% de 100 Ω es 10 Ω, mientras que el 10% de 120 Ω es 12 Ω. Una resistencia etiquetada como 100 Ω podría tener cualquier valor entre los 90 Ω y los 110 Ω, mientras que una etiquetada como de 120 Ω podría tener un 2

3 valor real desde 108 Ω hasta 132 Ω. El rango de posibles valores se solapan, pero solo ligeramente. Más arriba en el rango E12, una resistencia etiquetada como de 680 Ω podría tener un valor real de hasta =748 Ω, mientras que una etiquetada como 820 Ω podría tener un valor inferior de =738 Ω. De nuevo, los rangos de posibles valores se solapan justamente. Los rangos E12 y E24 están diseñados para cubrir el rango entero de resistencias con el mínimo solapamiento entre valores consecutivos. Esto significa que, cuando reemplaces una resistencia con otra etiquetada con un valor más alto, su resistencia real es casi seguro que será más grande. Desde un punto de vista práctico, lo único que te importa saber es que las resistencias de película de carbón están disponibles en múltiplos de valores de E12 y E24. Muy a menudo, habiendo calculado el valor de resistencia que necesitas para una aplicación particular, deberás elegir el valor más cercano del rango E12 o E24. Rango de potencia Cuando fluye corriente a través de una resistencia, la energía eléctrica es convertida en calor. Esto es evidente en una linterna eléctrica donde el filamento de la lámpara se calienta y brilla hasta ponerse incandescente. Aunque el resultado puede ser menos evidente o imperceptible, exactamente el mismo proceso de conversión de energía se lleva a cabo cuando la corriente fluye a través de cualquier componente electrónico. La potencia de salida de una lámpara, resistencia, u otro componente, es definida como la velocidad de cambio de la energía eléctrica a calor, luz, o alguna otra forma de energía. La potencia se mide en Watts, W, o miliwatts, mw, y se puede calcular así: donde P es la potencia Cuál es la potencia de salida de una resistencia cuando el voltaje a través de ella es de 6 V, y la corriente que fluye a través de ella es de 100 ma? 0,6 W de calor es generado en esta resistencia. Para prevenir el sobrecalentamiento, debe ser posible evacuar o perder ese calor, o ser disipado, al entorno al mismo tiempo que se genera. La habilidad de una resistencia para perder el calor depende en gran medida de la superficie de su área en contacto con el ambiente. Una resistencia pequeña con una superficie limitada no puede disipar (= perder) el calor rápidamente y es probable que se sobrecaliente si circula una gran corriente. Las resistencias más grandes disipan el calor más eficientemente. Observa el diagrama de abajo el cual muestra resistencias de diferentes tamaños y potencias: El tamaño estándar de las resistencias de película de carbón usadas en la mayoría de los circuitos tienen un rango de potencia de 0,5 W. Esto quiere decir que una resistencia de este tamaño puede perder calor a una máxima velocidad de 0,5 W. En el ejemplo anterior, la velocidad de pérdida de calor calculada fue de 0,6 W, es decir una resistencia con más alto rango de potencia, 1 W o 2 W, serían necesarios. Algunas resistencias están diseñadas para pasar corrientes muy grandes y son encapsuladas en aluminio con el fin de incrementar el área de su superficie y aumentar su pérdida de calor. La entrada y los subsistemas que procesan señales en circuitos electrónicos raramente involucran grandes corrientes, pero los rangos de potencia deben ser tenidos en cuenta cuando los circuitos de salida manejan traductores, tales como lámparas, LEDs y altavoces. 3

4 Resistencias variables Construcción Las resistencias variables consisten en una pista (track) resistiva con conexiones a ambos extremos y un cursor (wiper) o punto medio el cual se mueve a lo largo de la pista según giras el eje. La pista puede estar hecha de carbón, cermet (mezcla de cerámico y metal) o una bobina de alambre (para bajos valores de resistencia). El cursor por lo general es rotatorio pero hay versiones rectas, usualmente llamadas deslizables, también disponibles. Las resistencias variables pueden ser usadas como reóstato con dos conexiones (el punto medio o cursor y uno de los extremos de la pista) o como un potenciómetro usando las tres conexiones. Las versiones miniatura son conocidas como preset y están hechos para circuitos en los que no se requieren demasiados ajustes. Las resistencias variables son a menudo llamadas potenciómetros en algunos libros y catálogos. Están especificados por su máxima resistencia, pista lineal o logarítmica, y su tamaño físico. El diámetro estandar del eje es de 6 mm. El valor de la resistencia y el tipo de pista está etiquetado en el cuerpo: 4K7 LIN significa 4,7 k Ω pista lineal. 1M LOG significa 1 MΩ pista logarítmica Resistencia variable estándar Photograph Rapid Electronics Algunas resistencias variables están diseñadas para ser montadas directamente sobre una placa de circuito impreso, pero la mayoría tienen su montaje a través de un agujero hecho en la caja que contiene el circuito con cable trenzado conectando sus terminales al circuito impreso. Lineal (LIN) y Logarítmico (LOG) Pista Lineal (LIN) significa que la resistencia cambia a intervalo constante como tú vayas moviendo el cursor. Este suele ser el estándar y tú deberías asumir que es requerido este tipo si un proyecto no especifica el tipo de pista. Los presets siempre tienen pista lineal. Pista Logarítmica (LOG) significa que la resistencia cambia lentamente en uno de los extremos de la pista y rápidamente en el otro extremo, así en la mitad del recorrido de la pista no será la mitad de la resistencia total! Este tipo es muy usado para control de volumen (loudness) porque el oído humano tiene una respuesta logarítmica al volumen así un control fino (cambio lento) es requerido a bajos volúmenes y un control grueso (cambio rápido) a altos volúmenes de sonido. Es importante conectar correctamente los terminales de la pista, si encuentras que girando el eje se incrementa el volumen rápidamente seguido por un pequeño cambio adicional deberías intercambiar las conexiones en ambos extremos de la pista. Reóstato Esta es la manera más simple de usar una resistencia variable. Son usados dos terminales: uno conectado a uno de los extremos de la pista, y el otro al cursor central móvil. Girando el eje la resistencia entre estos dos terminales cambia desde cero hasta su valor máximo. Los reóstatos son usados a menudo para variar la corriente, por ejemplo para controlar el brillo de una lámpara o la velocidad de carga de un condensador. Símbolo reóstato 4

5 Si el reóstato se monta sobre una placa de circuito impreso tu puedes encontrar que sus tres terminales están conectados! Sin embargo, uno de ellos estará unido o puenteado al terminal del cursor central. Esto mejora notablemente la robustez mecánica del montaje pero eléctricamente no cumple ninguna función. Potenciómetro Las resistencias variables usadas como potenciómetro tienen sus tres terminales conectados. Esta disposición es normalmente usada para variar el voltaje, por ejemplo para colocar el punto de conmutación de un circuito con un sensor, o controlar el volumen (loudness) en un amplificador. Si se conectan los extremos de la pista a una fuente de alimentación entonces el terminal central del cursor proveerá un voltaje que podrá variar desde cero voltios hasta el máximo que entregue la fuente. Símbolo potenciómetro Preset Esta es la versión miniatura de la resistencia variable estándar. Está diseñada para ser montada directamente sobre la placa de circuito impreso y es ajustada solo cuando el circuito es construido. Por ejemplo para ajustar la frecuencia del tono de una alarma o la sensibilidad de un circuito sensible a la luz. Un pequeño destornillador Símbolo preset se requiere para ajustarlo. Los presets son mucho más baratos que una resistencia variable estándar por lo que que algunas veces son usados en proyectos donde una resistencia variable estándar debería ser usada normalmente. Los preset multivuelta se usan cuando deben hacerse ajustes muy precisos. El tornillo debe ser girado muchas veces (10 o más) para mover el cursor deslizable desde un extremo de la pista hasta el otro, dando un control muy fino y preciso. Preset (tipo abierto) Preset (tipo cerrado) Preset multivuelta Photographs Rapid Electronics 5