RESISTENCIA ELECTRICA (II) CARACTERÍSTICA DE UNA RESISTENCIA • VALOR RESISTIVO (Ω) • TOLERANCIA (Indica la precisión con que se han fabricado las resistencias) • POTENCIA (Potencia que puede disipar la resistencia sin deteriorarse. Valores típicos: 0,25 W, 0,50 W, 1 w, 2w, 6w, etc) • ESTABILIDAD TERMICA (Este valor depende del tipo de resistencia y del valor de la resistencia) • ESTABILIDAD A LARGO PLAZO (variación del valor de la resistencia debido a procesos físico-químicos sufridos por las mismas, como la oxidación, cristalización, corrosión, etc., como todos estos procesos dependen de la temperatura el fabricante suele indicar el valor máximo de temperatura de funcionamiento) CLASIFICACIÓN GENERAL (TIPOS DE RESISTENCIAS) Hay básicamente dos tipos de Resistencia: Las de valores fijos y las Resistencias variables, que a su vez se subdividen dependiendo de características propias. A continuación se presenta una tabla con una clasificación general: Película (químicas) : se utilizan en potencias bajas, que van desde 1/8 watt hasta los 3 watts y consisten en películas Película que se colocan sobre bases de cerámica metálica Fijas: R tienen un valor especial. Este tipo de resistencias depende del material, sea carbón o E nominal fijo. compuestos metálicos. De carbón S Se dividen en: Hay de película metálica y de carbón.
I S T E N C I A S
Película gruesa Película delgada
de película y Bobinadas: se fabrican con hilos resistivos que son esmaltados, bobinadas cementados, vitrificados o son recubiertos de un material cerámico. Estas resistencias por lo general pueden disipar potencias que van desde los 5 watts (vatios) hasta los 100 watts o más Variables: tienen un valor Ajustables que se varía intencionalment e. Se dividen en: ajustables y Dependientes de magnitudes dependientes de magnitudes
Potenciómetro de ajuste Potenciómetro giratorio Potenciómetro de cursor De presión De luz: Fotorresistencias De temperatura termistor De tensión: varistor De campo magnético
Resistencias de Hilo o Bobinadas Generalmente están constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO mariscalchuscano@hotmail.com
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propiamente dicha, constituida por un hilo cuya sección y resistividad depende de la potencia y de las resistencias deseadas. En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un tornillo o remache cuya misión, además de fijar en él el hilo de resistencia, consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante soldadura. Por lo general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y evitar que las diversas espiras hagan contacto entre sí. Sobre este barniz suelen marcarse con serigrafía los valores en ohmios y en vatios, tal como se observa en esta figura. En ella vemos una resistencia de 250 Ω, que puede disipar una potencia máxima de 10 vatios.
Aquí vemos el aspecto exterior y estructura constructiva de las resistencias de alta disipación (gran potencia). Pueden soportar corrientes relativamente elevadas y están protegidas con una capa de esmalte. Hilo de conexión A. Soporte cerámico C. Arrollamiento B. Recubrimiento de esmalte D.
Aquí vemos otros tipos de resistencias bobinadas, de diferentes tamaños y potencias, con su valor impreso en el cuerpo. La de la izquierda es de 24 Ω, 5% (inscripción: 24R 5%) La más pequeña es de 10 Ω, aunque no se aprecia su inscripción en la foto. Resistencias químicas Las resistencias de hilo de valor óhmico elevado necesitarían una cantidad de hilo tan grande que en la práctica resultarían muy voluminosas. Las resistencias de este tipo se realizan de forma más sencilla y económica empleando, en lugar de hilo, carbón pulverizado mezclado con sustancias aglomerantes.
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La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversos valores. Existen tipos de carbón aglomerado, de película de carbón y de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa de material resistivo. En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contraseña está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo. En la imagen de arriba vemos resistencias de película de carbón de diferentes potencias (y tamaños). De izquierda a derecha, las potencias son de 1/8, ¼, ½, 1 y 2 W, respectivamente. En ellas se observan las diferentes bandas de color que representan su valor óhmico. Aquí abajo vemos unos ejemplos de resistencias de película de carbón y de película metálica, donde se muestra su aspecto constructivo y su aspecto exterior:
Aglomeradas. Están realizadas de una pasta con granos muy finos de grafito. Estas son de las más utilizadas. Sus valores vienen determinados por el código de colores. Al igual que las bobinadas constan de un hilo enrollado pero se le somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura (barniz especial) cuyo cometido es proteger el hilo resistivo y evitar que entren en contacto las espiras enrolladas. Es en este barniz donde se marca el código de colores. Película de Carbono. Se pone una fina capa de pasta de grafito encima de una base cilíndrica de cerámica. La sección y su composición determinarán el valor de la resistencia. Pirolíticas. Son muy parecidas a las anteriores, pero con una película de carbón rayada en forma de hélice para ajustar el valor de la resistencia. Son inductivas. INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO mariscalchuscano@hotmail.com
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El otro tipo de resistencias son variables, nos interesa obtener una resistencia cuyo valor pueda variarse según la aplicación. Se fabrican bobinadas o de grafito, deslizantes o giratorias. ¿Por qué utilizar valores normalizados?. Para unificar criterios. Sería un caos si cada fabricante sacase al mercado sus propios valores de resistencias, con los problemas de sustitución que esto supondría, por ejemplo. Designación de valores normalizados RKM. Para enumerar o designar los diferentes valores de una resistencia se emplea el sistema RKM, que consiste en sustituir los puntos decimales y las comas separadoras de millar, en el sistema inglés de puntuación, por sus equivalentes R (unidad) K (kilo) M (mega). Por ejemplo: valor (ohm) 0.47 ohm 1.13 ohm 100 ohm 1000 ohm 4700 ohm 5360 ohm 1,270,000
RKM 0R47 1R13 100R 1k 4k7 5k36 1M27
OJO! para designar 0.47 ohm decimos 0R47 o bien R47, no confundir con 47R que equivale a 47 ohmios. El concepto de tolerancia. Para entender las series normalizadas, es necesario conocer el concepto de tolerancia. Pongamos un ejemplo. Si tenemos una resistencia de 10k 10%, queremos decir que el valor nominal (10k) está comprendido entre 10k-10% (valor mínimo) y 10k+10% (valor máximo); es decir, entre 9k y 11k. Para evitar solapamiento de valores, se construyen series que teóricamente contengan a todos los posibles valores de resistencia, y se denominan, atendiendo al número de estos valores entre 1 y 10, a las series E(N). La serie E12 son doce valores entre 1 y 10, y su tolerancia es 20%. Las series E y su tolerancia son las siguientes: serie E6 E12 E24 E48 E96 E192
tolerancia (%) 40 20 10 5 2 1
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Tablas de valores normalizados. Podemos construirnos las tablas de valores normalizados muy fácilmente con Excel, partiendo de la expresión matemática que define una R normal:
Las series E6, E12 y E24 se expresan con 1 decimal. Las series E48, E96 y E192 se expresan con 2 decimales. Los resultados se redondean por exceso (0.5 = 1) Por ejemplo, el término nº 19 de la serie E192 vale:
Con esta expresión, hallamos la siguiente tabla Excel con los valores normalizados de Resistencias: Tabla de valores normalizados de resistencias 40% E6
20% 10%
5%
2%
1%
E12
E48
E96
E192
E24
40% 20% 10% E6
E12
E24
5%
2%
E48
E96 E192
Valores típicos para Tolerancias del 5% y 10% 10 15 22 33 11 16 24 36 12 18 27 39 13 20 30 43
47 51 56 62
68 75 82 91
Valores típicos para Tolerancias del 1% y 2% 100 147 215 316 102 150 221 324 105 154 226 332 107 158 232 340 110 162 237 348 113 165 243 357 115 169 249 365 118 174 255 374 121 178 261 383 124 182 267 392 127 187 274 402 130 191 280 412 133 196 287 422 137 200 294 432 140 205 301 442 143 210 309 453
464 475 487 499 511 523 536 549 562 576 590 604 619 634 649 665
681 698 715 732 750 768 787 806 825 845 866 887 909 931 953 976
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1%
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CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS / RESISTORES Las resistencias (resistores) son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En los más grandes, el valor de la resistencia se imprime directamente en el cuerpo de la resistencia, pero en las más pequeñas, esto no se puede hacer. Sobre estas resistencias se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final de la resistencia. Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor de la resistencia, la tercera banda indica por cuanto hay que multiplicar el valor anterior para obtener el valor final de la resistencia. La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad. Color
1era y 2da banda Tercera banda Cuarta banda Factor Primera y Segunda Tolerancia % cifra significativa multiplicador plata 0.01 +/- 10 oro 0.1 +/- 5 negro 0 x1 Sin color +/- 20 marrón 1 x 10 Plateado +/- 1 rojo 2 x 100 Dorado +/- 2 naranja 3 x 1,000 +/- 3 amarillo 4 x 10,000 +/- 4 verde 5 x 100,000 +/- 0,5 azul 6 x 1,000,000 violeta 7 gris 8 x 0.1 blanco 9 x 0.01
Ejemplo: Si una resistencia tiene las siguientes bandas de colores. rojo
amarillo
verde
oro
2
4
5
+/- 5 %
La resistencia tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 % El valor máximo de esta resistencia puede ser: 25200,000 Ω El valor mínimo de esta resistencia puede ser: 22800,000 Ω La resistencia puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados Nota: - Los colores de la resistencias no indican la potencia que puede disipar la misma. Ver Ley de Joule. Cuando la resistencia tiene una quinta banda esta nos indica la confiabilidad de esta. INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO mariscalchuscano@hotmail.com
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COMO MEDIR UNA RESISTENCIA Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (ohmios). Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la resistencia que vamos a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente. Para medir una resistencia con el multímetro, éste tiene que ubicarse con las puntas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no esté alimentado por ninguna fuente de poder (VOLTAJE). El ohmímetro ó ohmiómetro hace circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de la ésta.
Los Resistores se clasifican en: Fijos, variables y no lineales (NTC, PTC, etc.) TERMISTORES Son dispositivos cuya resistencia varía en función de la temperatura. Existen dos tipos de Termistores: Termistores NTC. - (Coeficiente de temperatura negativo): Son componentes en los cuales disminuye su resistencia al aumentar la temperatura. + TEMPERATURA – RESISTENCIA – TEMPERATURA + RESISTENCIA
Símbolo:
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Símbolo de la NTC
Identificación por bandas de colores
Aspecto físico real de una NTC
También, en su aspecto físico, pueden presentar franjas de colores. En este caso, para conocer su valor, se emplea el código de colores de resistencias, observando los colores de abajo hacia arriba: Las franjas 1ª, 2ª y 3ª expresan el valor en ohmios a 25º C y la franja 4ª indica su tolerancia en %. La res istenc ia NTC, pueden tener muchas aplicaciones entre las que podríamos destacar: · La medida de temperatura en motores y máquinas. · Termostatos. · Alarmas contra calentamientos. · Compensación de circuitos eléctricos. · Etc. Termistores PTC.- (Coeficiente de temperatura positivo): Son componentes en los cuales aumenta su resistencia al aumentar la temperatura. + TEMPERATURA – TEMPERATURA
+ RESISTENCIA – RESISTENCIA
Símbolo:
Símbolo de la PTC
Identificación por banda de Aspecto físico real de una colores PTC
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Aplicaciones de los Termistores: - Termostatos de estufas, aire acondicionado, etc. - Detectores para alarmas contra incendios. - Compensación del valor óhmico en circuitos al variar la temperatura. - Protección de circuitos electrónicos.
Símbolo para representar
Aspecto exterior
FOTO-RESISTORES O LDR. (Resistencia Dependiente de la Luz): Estos dispositivos electrónicos son capaces de variar su resistencia en función de la luz que incide sobre ellos. Están compuestos por Sulfuro de Cadmio, compuesto químico que posee la propiedad de aumentar la circulación de electrones a medida que aumenta la luz. Resistencias LDR (Resistencia Dependiente de la Luz). Igualmente el Selenio varían sus propiedades conductoras cuando varía la intensidad de luz que incide sobre ellos. Este efecto se denomina fotoconductividad. Si construimos un circuito eléctrico formado por una pila, un amperímetro y un trozo de Selenio y hacemos incidir un fuerte rayo de luz sobre el Selenio, veremos que el amperímetro marca mayor paso de corriente. + LUZ – LUZ
– RESISTENCIA + RESISTENCIA
Símbolo:
Otros Símbolos de la LDR
Aspecto físico real de las fotocélulas o LDR
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Símbolo para representar
Aspecto exterior
Aplicaciones de la LDR: - Puertas automáticas de ascensores, control del alumbrado público, alarmas, máquinas detectoras de luz (visión artificial), etc. - Como detector de presencia, cuando se interrumpe la luz que incide sobre el. - Como interruptor crepuscular, encendiendo una lámpara cuando se hace de noche. VARISTORES O VDR.- (Resistencia Dependiente del voltaje) Son componentes cuya resistencia aumenta cuando disminuye el voltaje aplicado en sus extremos. Se utilizan en su construcción carburo de silicio, óxido de zinc, y óxido de titanio. – VOLTAJE + RESISTENCIA + VOLTAJE – RESISTENCIA
Símbolo:
Símbolo de la VDR
Aspecto físico real de una VDR
Aplicaciones de la VDR: - Compensación del valor óhmico cuando varía la tensión en un circuito. - Estabilizadores de tensión. RESISTENCIAS VARIABLES Existen básicamente dos tipos de resistencias variables conocidas:
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Los Potenciómetros y los Reóstatos, los cuales se diferencias entre si, entre otras cosas, por la forma en que se conectan. En el caso de los potenciómetros, estos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de tensión. Ver la figura.
En el caso del reóstato este va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y su la potencia que puede aguantar (en watts) sea el adecuado para soportar la corriente (I en amperios) que por el va a circular por él.
Los potenciómetros son un tipo de resistencias ajustables que normalmente se gradúan desde el exterior del aparato electrónico por parte del usuario mediante un mando giratorio o deslizante. Ejemplos de potenciómetros los tenemos en los mandos de volumen, color, luminosidad de los televisores, en los controles de un equipo de música, etc. Si estudiamos la respuesta en resistencia de este en función del desplazamiento lineal del eje del potenciómetro, nos encontramos con tres tipos de potenciómetros: 1. Lineal 2. Exponencial 3. Logarítmico
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Símbolo para representar
Aspecto exterior
Aplicación: Conexión de un reóstato como resistencia fija Se dispone de un reóstato que se puede conectar con un bombillo. En la conexión como resistencia fija se puede observar que el brillo del bombillo no varía al mover el cursor del reóstato.
Conexión de un reóstato como resistencia variable Se dispone de un reóstato que se puede conectar con un bombillo. En la conexión como resistencia variable se puede observar que el brillo del bombillo varía, entre un mínimo y un máximo, al mover el cursor del reóstato.
Conexión de un reóstato como potenciómetro En un reóstato que se puede conectar con un bombillo. En la conexión como potenciómetro se puede observar que el brillo del bombillo puede variar desde cero a un valor máximo al mover el cursor.
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Otra presentación: Reóstato circular´ En un reóstato la resistencia se encuentra enrollada en forma toroidal. Esta forma corresponde a la usada en la graduación de luces ambientales.
Conjunto de resistencias de distintos materiales, longitud y diámetro Conjunto de resistencias diferentes se puede utilizar para medir cada una de ellas por medio de un óhmetro y hacer comparaciones en relación a su longitud y diámetro.
Caja decádica de resistencias
CÓDIGO JAPONÉS DE RESISTENCIAS Existe otro código muy utilizado en las resistencias y condensadores, sobre todo en los componentes de tecnología superficial, SMD los cuales se caracterizan por su reducido tamaño. Resistencia tipo Chip superficial Contacto metálico
104
1 Primer Digito 1
0 Segundo Digito 0
4 Número de ceros 0000
Luego 104 = 100000 Ω INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO mariscalchuscano@hotmail.com
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Nota: durante el proceso de soldar este mini componente se debe tener extrema precaución cuando se aplique el calor con el cautín, ya que se puede desprender los bornes de contactos, se recomienda aplicar un removedor ( tinner) sobre el componente antes de desoldarlo. Codificación en Resistencias SMD En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más usual es: 1ª Cifra = 1º número 2ª Cifra = 2º número 3ª Cifra = Multiplicador
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 1200 ohmios = 1K2
1ª Cifra = 1º número La " R " indica coma decimal 3ª Cifra = 2º número
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 1,6 ohmios
La " R " indica " 0. " 2ª Cifra = 2º número 3ª Cifra = 3º número
En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 0.22 ohmios
Series de resistencias E6 - E12 - E24 - E48, norma IEC Series de resistencias normalizadas y comercializadas mas habituales para potencias pequeñas. Hay otras series como las E96, E192 para usos más especiales. E6 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 E24 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 1.0 1.05 1.10 1.15 1.21 1.27 1.33 1.40 1.47 1.54 1.62 1.69 1.78 1.87 1.96 2.05 2.15 2.26 2.37 2.49 2.61 2.74 2.87 3.01 E48 3.16 3.32 3.48 3.65 3.83 4.02 4.22 4.42 4.64 4.87 5.11 5.36 5.62 5.90 6.19 6.49 6.81 7.15 7.50 7.87 8.25 8.66 9.09 9.53 Tolerancias de las series :E6 20% - E 12 10% - E 24 5% - E 48 2% Valores de las resistencias en , K , M IEC = Comisión eléctrica Internacional
NOTACIÓN CIENTÍFICA. NOTACIÓN DE INGENIERÍA En electricidad y electrónica como en otras áreas de la tecnología es común la utilización de cantidades muy grandes o muy pequeñas. Existen unos métodos de poder representar estas cantidades.
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NOTACIÓN CIENTÍFICA. Números grandes Un número al azar: 28 000 000 = 2.8 x 107 2.8 = es el factor multiplicativo, que siempre debe de ser menor que 10 10 = base 7 = exponente Ejemplo Peso de la tierra = 6 000 000 000 000 000 000 000 000 kilos (6 cuatrillones de kilogramos) 6 x 1024 kilogramos. Esta cifra es más fácil de leer y entender la cifra anterior
Números pequeños El peso del electrón es de 0,00 000 000 000 000 000 000 000 00166 kilogramos 1,6 x 10-27 kilogramos Nota: cuando se expresan números pequeños el exponente tiene signo negativo.
Notación de ingeniería
A x 10B A: Factor multiplicativo que está entre 1 y 1000 B: Exponente que siempre es múltiplo de 3 Nomenclatura de las magnitudes eléctricas básicas Tensión Unidad Voltio Símbolo V Múltiplos Kilovoltio (Kv) 1 x 103 Voltios Megavoltio (Mv) 1 x 106 Voltios Submúltiplos milivoltio (mv) 1 x 10-3 voltios microvoltio (uv) 1 x 10-6 voltios Corriente Unidad Amperio Símbolo A Submúltiplos miliamperios (mA) 1 x 10-3 Amperios microamperio (uA) 1 x 10-6 Amperios nanoamperio (nA) 1 x 10 -9 Amperios picoamperio (pA) 1 x 10-12 Amperios Resistencia Unidad Ohmio Símbolo Ω Múltiplos Kiloohmio (K) 1 x 103 ohmios Megaohmio (M) 1 x 106 ohmios Submúltiplos miliohmio (m) 1 x 10-3 ohmios
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