Primeros pasos con la electrónica: Resistencias

Publicado por Loli Diéguez en

Vamos a explicar los componentes más básicos que se utilizan en la electrónica de la forma más rápida y sencilla posible.

Comenzaremos hablando sobre uno de los componentes electrónicos más básicos: las resistencias. 

La Resistencia

La resistencia actúa como una presa en un río en el sentido de que ralentiza el "flujo" de electricidad en un circuito. Puede determinar el valor de las resistencias según su códigos de color o con valores numéricos en el caso de las resistencias de montaje en superficie. 1 voltio aplicado a una resistencia de 1 Ω limitará la corriente a 1 amperio. 

El valor de una resistencia es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que "bloquea". Un 1Ω dejará pasar 2 veces más electricidad que un resistor de 2Ω. 

Al diseñar placas de circuito, la resistencia se puede representar mediante estos 2 símbolos:

simbolo resistencia

 

"R", en este caso, sería reemplazado por el valor de la resistencia. Debido a que puede ser difícil leer valores grandes como 3000000000 (3 mil millones), agregamos prefijos al símbolo de ohmios para representar mil, millones, mil millones, etc ... 3 mil millones de ohmios se convertirían en 3 giga ohmios o 3GΩ. 

A continuación, te muestro los prefijos de los valores más comunes:

  • Giga = 10 ^ 9 = G
  • Mega = 10 ^ 6 = M
  • Kilo = 10 ^ 3 = k
  • Mili = 10 ^ -3 = m
  • micro = 10 ^ -6 = μ
  • nano = 10 ^ -9 = n

La ley de Ohm especifica que el voltaje a través de una resistencia es igual a la corriente que la atraviesa multiplicada por el valor de la resistencia.

Voltaje = Resistencia x Corriente o V = R * I

Cuando conectas resistencias entre sí, están en serie. Comparten la misma corriente y tendrán el mismo voltaje a través de ellos si tienen el mismo valor.

 

Si midiéramos ambos extremos de una de las resistencias en el ejemplo anterior con un voltímetro, imaginándonos que  mostraría 2.5V, esto significa que la resistencia ralentiza los electrones lo suficiente como para reducir el voltaje en 2,5 V.

Si no te importa saber cuánto voltaje pasa por cada resistencia, es posible tomar un atajo. Dos resistencias de 1 kΩ son equivalentes a una resistencia de 2 kΩ. La fórmula es la siguiente:

Rtotal = R1 + R2 + R3 + .... Rn Donde Rn es la resistencia en una posición dada. 

En el ejemplo anterior, puedes completar la fórmula con solo una resistencia de 2 kΩ.

La potencia siempre se da en vatios, representado por una "w" y también se puede asignar con uno de los prefijos métricos (es decir, gigavatios). Para calcular la potencia, la ecuación es:

Potencia = Voltaje * corriente (P = VI)

En el caso del ejemplo anterior, cada resistencia disipa 2.5V * 2.5 mA = 6.25 mW de potencia. 

La potencia, al igual que el voltaje en cada resistencia, se puede sumar para conocer la disipación de potencia total del circuito. En este caso, el circuito disipa 6,25 mW + 6,25 mW = 12,5 mW de potencia en forma de calor.

Debido a que una resistencia produce calor cuando la corriente fluye a través de ella, ¡ten cuidado de no sobrecargar cada resistencia, ya que podría sufrir quemaduras graves! La mayoría de ellos solo tienen una potencia nominal de 250 mW, aproximadamente la mitad de lo que puede generar un puerto USB de PC. 

Las resistencias en paralelo son un poco más complejas porque su corriente se divide en función de su valor en ohmios. 

Puedes calcular fácilmente la corriente en cada rama tratándolas como si estuvieran en serie y luego agregar cada una de sus corrientes para formar el valor total. 

Si deseas tratar las resistencias como si fueran solo una, la fórmula es la siguiente:

1 / Rtotal = 1 / R1 + 1 / R2 + ... 1 / RN. 

Luego debes aislar Rtotal y usarlo en V = R * I

Aquí tienes un ejemplo: 

Cuando te enfrentas a resistencias tanto en paralelo como en serie en el mismo circuito, debemos comenzar con las que están en serie en la misma rama. Luego, puedes usar la fórmula siguiente para reducir las resistencias en paralelo a una sola.

1 / RTotal = 1 / R1 + 1 / R2 + .... 1 / Rn.

Una forma rápida de convertir un voltaje grande en uno más pequeño es mediante el uso de un divisor de voltaje compuesto por 2 resistencias en serie. 

Puedes determinar fácilmente el valor de la resistencia necesaria con una fórmula de relación rápida. Un circuito divisor hecho de dos resistencias del mismo valor siempre reducirá el voltaje a la mitad entre ellos. 

La fórmula utilizada será: Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))

A continuación, te muestro un ejemplo rápido:

A través del orificio

Se trata de las resistencias más encontradas en equipos electrónicos o de audio más antiguos. Son más fiables que las de montaje en superficie y es una de las razones por las que todavía existen. 

Construir un PCB alrededor de esos componentes es más difícil que con resistencias SMD, ya que no puedes soldarlos en ambos lados al mismo tiempo y requiere taladrar la placa, lo que aumenta los costes de producción.

 

 

La tolerancia indica cuánto puede variar una resistencia. Una resistencia de 100 kΩ con una tolerancia del 1% puede tener un valor entre 99 kΩ y 101 kΩ ohmios. 

Resistencia SMD

Las resistencias SMD o de dispositivo montado en superficie se inventaron para acelerar el proceso de fabricación, ya que simplemente puede aplicar pasta de soldadura a una PCB, colocar los componentes en sus respectivas almohadillas y meter todo en un horno de reflujo para soldar todos los componentes a la vez. 

La forma de decir un valor de resistencia SMD es con un código de 3 dígitos, un código de 4 dígitos o con un código EIA-96.

Código de dígitos

Los códigos de 3 o 4 dígitos se componen de número, o número + R donde R representa un punto decimal. En un código de 3 dígitos, los primeros 2 números son el valor y el último es una potencia de diez. 

Por ejemplo, 365 significaría 36 x 10 ^ 5 ohmios o 100 kΩ.

Lo mismo se aplica a los códigos de 4 dígitos, pero da un número mayor de cifras significativas. 
Digamos que necesita una resistencia muy precisa de 0.38 ohmios, un código de 4 dígitos permitiría expresar ese valor con "0R38".

Código EIA-96

Este código también consta de 3 dígitos, dos números para las cifras significativas y una letra para el multiplicador. 

Aquí hay una bonita hoja de trucos que he encontrado que explica lo que representa cada código. 

Notarás que no es posible escribir cada valor con el EIA-96, ya que hay "pasos" en la forma en que se representan las cifras significativas.

 La siguiente tabla muestra el valor multiplicador de la letra

Y esta otra tabla muestra el valor de la cifra significativa

Potenciómetro

Un potenciómetro es esencialmente una resistencia variable. Se compone de una perilla o un control deslizante que mueve un limpiaparabrisas sobre una pista resistiva para actuar como un divisor de tensión ajustable. 

Si tuviera que probar cualquiera de los pines laterales con un ohmímetro en el esquema de abajo y comparar uno de ellos con el pin del medio, leería un valor cambiante cuando gire la perilla.




Los potenciómetros pueden venir en varias formas y estilos, pero los más comunes serían: rotatorio y lineal.

Potenciometro rotativo

Potenciómetro rotativo

 

Potenciómetro lineal

Potenciómetro lineal 

Con esto finaliza el primer articulo de la serie "Primeros pasos" donde pretendemos explicar los aspectos mas básicos de la electrónica.

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