TEMA 2

RESISTORES

RESISTENCIAS O RESISTORES

Como resistencia podemos considerar cualquier elemento que puede conectarse a una fuente de energía eléctrica. En el caso del automóvil, por ejemplo, resistencias serán las lámparas, motores eléctricos, bobina de encendido, etc.

Pero ahora vamos a estudiar un componente electrónico, que recibe este nombre y que se conoce también con el nombre de resistor. Son los componentes más empleados en los montajes electrónicos y su misión es la de producir una caída de tensión creando dos puntos de diferencia de potencial.

CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES

En función de su respuesta

Se denomina resistor lineal, o resistencia lineal, a aquélla que se caracteriza por tener una respuesta lineal, cuando se encuentra sometida a tensiones e intensidades relacionadas entre sí por la Ley de Ohm, es decir, cuando se le aplican unas tensiones e intensidades proporcionales vamos obteniendo unos valores de resistencia, que, representados en una gráfica, determinarían una línea recta.

Los resistores no lineales serán los que, al aplicar las tensiones e intensidades, no dan como respuesta una línea recta.

En función de su valor

Otra clasificación que se puede realizar dentro de los resistores o resistencias es en resistores fijos, construidos de forma que tienen un valor que permanece estable, y en resistores variables, que nos permiten ajustar su valor, como son los potenciómetros.

CÓDIGO DE COLORES

Las resistencias se construyen con materiales malos conductores, no consiguiéndose así nunca un valor exacto, pero que debe estar entre unos límites de tolerancia de lo contrario sus efectos serían muy distintos a los deseados en el circuito. Estos valores pueden variar por sobretensión y por la temperatura que alcanzan y también les influye la humedad.

Tanto sus valores como su tolerancia vienen indicados en la misma resistencia a través de unas franjas coloreadas. Cada color corresponde a una cifra según la tabla que se adjunta.

COLOR 1ª BANDA 2ª BANDA 3ª BANDA 4ª BANDA

1ª CIFRA 2ª CIFRA FACTOR M. TOLERANCIA

NEGRO MARRÓN ROJO NARANJA AMARILLO VERDE AZUL VIOLETA GRIS BLANCO PLATA ORO NINGUNO

----- 1 2 3 4 5 6 7 8 9

--- --- ---

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

--- --- ---

1 10

100 1.000

10.000 100.000

1.000.000

0,01 0,1 ---

------ +/- 1%

+/ - 2 % ------ ------ ------ ------ ------ ------ ------

+/- 10% +/- 5 % +/- 20%

Para poder identificar los valores, iniciaremos la lectura de izquierda a derecha, teniendo en cuenta que la banda de tolerancia, que está un poco más separada de las otras.

- La primera banda corresponde a la primera cifra.

- La segunda banda a la segunda cifra. - La tercera banda es el factor multiplicador, es decir, el número de ceros que

hay que añadir a los valores anteriores, que determinarán el valor de la resistencia.

- La última banda es la de tolerancia, indica los valores entre los que puede estar comprendido el de dicha resistencia.

Primer anillo: primera cifra

Segundo anillo: segunda cifra

Tercer anillo: tercera cifraCuarto anillo: factor multiplicador

Tolerancia

A continuación aparece otra figura representativa de las bandas coloreadas de otras series de resistencias, E48 y E96, que se caracterizan por poseer una banda coloreada más. Estas resistencias por lo tanto son de mayor precisión, y, como consecuencia, su banda de tolerancia representa márgenes menos elevados, concretamente se sitúan en el 1% y 2%, que tuvieran márgenes más amplios no tendría sentido.

Para su identificación se procede del mismo modo que en el caso anterior, teniendo en cuenta que:

- La primera banda corresponde a la primera cifra. - La segunda banda corresponde a la segunda cifra. - La tercera banda corresponde a la tercera cifra. - La cuarta banda es el factor multiplicador. - La última banda es la de tolerancia, que será de color marrón o rojo.

COLOR 1ª BANDA

2ª BANDA

3ª BANDA

4ª BANDA 4ª BANDA

1ª CIFRA 2ª CIFRA 3ª CIFRA FACTOR M. TOLERANCIA

NEGRO MARRÓN ROJO NARANJA AMARILLO VERDE AZUL VIOLETA GRIS BLANCO PLATA ORO NINGUNO

----- 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 --- --- ---

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

--- --- ---

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

--- --- ---

1 10

100 1000

10.000 100.000

1.000.000 --------- --------- ---------

0,01 0,1 ---

------ +/- 1% +/- 2%

------ ------

+/- 0,5 % ------ ------ ------ ------

------ ------ ------

POTENCIA Y DISIPACIÓN

Potencia se define como la cantidad de trabajo realizada en la unidad de tiempo. Potencia eléctrica será el trabajo que puede realizar una máquina eléctrica en un tiempo determinado. El trabajo que realiza una resistencia es el de disipar calor. La potencia máxima será la capacidad de evacuar la máxima cantidad de calor sin que llegue a destruirse la misma.

La potencia de una resistencia de las empleadas en electrónica, viene determinada por su tamaño, cuanto mayor sea el tamaño, mejor podrá disiparse el calor, y, como consecuencia, menos le afectará éste a la propia resistencia para alterar su valor.

Las más usadas en resistencias de carbón son: 1/8 w, 1/4w, 1/2 w, 1 w y 2 w. Pero las más disipadoras son las bobinadas.

RESISTENCIAS FIJAS

Las resistencias se construyen con materiales malos conductores de tipo metálico y de carbón.

Las fabricadas a base de materiales metálicos se construyen con hilo devanado sobre material aislante (resistencias bobinadas) o depositando una fina película, también metálica, sobre un material aislante (resistencia de película metálica).

Las de carbón se hacen aglomeradas o de película de carbón.

Aglomeradas

Tienen unos valores muy altos que no se logran con las bobinadas. Son mezcla de grafito o carbón con resina y, en ocasiones, talco para poder obtener los distintos valores.

En los extremos se colocan unos casquillos a presión donde van soldados los hilos. Todo ello va recubierto con resina o plastificado para pintar las bandas de colores. Presentan el inconveniente de su inestabilidad por efectos de temperatura.

De película de carbón

Son las más empleadas y tienen gran estabilidad térmica. Sobre un cilindro aislante de cerámica se deposita una fina película de carbón en espiral para dar los valores precisos. Se colocan los casquillos y se esmalta.

De película metálica

Generalmente son de cromo y el proceso es idéntico al de película de carbón. Son de gran estabilidad incluso en condiciones adversas.

Bobinadas

Sobre un soporte aislante se colocan espiras de hilo resistivo, aleaciones de Ni-Cr-Al, dando el valor deseado; como el hilo resistivo puede ser de distintas secciones podemos obtener diversas potencias de disipación.

RESISTENCIAS VARIABLES (POTENCIÓMETROS)

Como hemos visto anteriormente, existen resistencias de valor fijo y otras que las podemos ajustar dándoles los valores que precisemos.

Los potenciómetros son unas resistencias especiales que están formadas por una parte fija con la resistencia y una móvil en contacto con la misma que, al desplazarse,

hace variar la resistencia entre las tomas. Consiguen variar la resistencia que ofrecen en función de un mayor o menor giro manual de su parte móvil. Suelen disponer de unos mandos giratorios que facilitan la operación, o bien unas muescas para introducir un destornillador adecuado.

Se designan por su valor máximo, y al lado de éste las siglas LIN (lineal), LOG (logarítmico), etc. Si no aparecen las siglas, se trata de un potenciómetro lineal.

Algunas aplicaciones son: caudalímetro de los sistemas de inyección, control de volumen de aparatos de radio, pedal del acelerador para aceleradores electrónicos, etc.

TIPOS DE POTENCIÓMETRO

En función del modo de regulación:

- Lineales, que recorren casi 360º y que van respondiendo progresivamente con el giro.

- Logarítmicos, que al principio responden con una progresión muy pequeña, y después, con unos pocos grados de giro, sus valores crecen rápidamente.

Otras formas de variación menos empleadas son las antilogarítmicas y las de seno-coseno.

R(Ω )

gradosde giro

LINEAL

R(Ω )

gradosde giro

LOGARÍTMICO

R(Ω )

gradosde giro

ANTILOGARÍTMICO

R(Ω )

gradosde giro

SENO-COSENO

En función del modo de fabricación:

Bobinados, llamados reostatos, para potencias elevadas.

De película de carbón, en diversos tamaños y formas, de gran precisión.

MARCAJE

A continuación aparece una tabla con los valores normalizados que existen, junto con el marcaje que suelen llevar serigrafiado o troquelado en su encapsulado:

VALOR MARCAJE VALOR MARCAJE

100 Ω 100R 47.000 Ω 47K

220 Ω 220R 100.000 Ω 100K

470 Ω 470R 220.000 Ω 220K

1.000 Ω 1K 470.000 Ω 470K

2.200 Ω 2K2 1.000.000Ω 1M

4.700 Ω 4K7 2.200.000Ω 2M2

10.000 Ω 10 K 4.700.000Ω 4M7

22.000 Ω 22 K

TIPOS DE CONEXIÓN

Los potenciómetros y reostatos pueden conectarse de dos formas diferentes:

Conexión en serie ( reostática )

Se conecta el cursor y un extremo al circuito, mientras que el otro queda libre o

puenteado con el cursor, de este modo la resistencia queda en serie con el circuito.

Vcc

Potenciómetro

Lámpara

1

2

3

Material resistivo

13

2

Cuerpo giratorio

Interior de unpotenciómetro

Se puede observar cómo funciona un potenciómetro en base a tomar mayor o menor parte de material resistivo con el cuerpo giratorio: cuanta más longitud de material resistivo se tome entre el común (3) y cualquiera de los otros dos terminales (1 ó 2), mayor será el valor de resistencia obtenido.

Conexión en paralelo ( potenciométrica )

Los dos extremos del generador se unen a los dos del potenciómetro. Se dispone entonces de una d. d. p. variable. La intensidad que recorre el circuito no es la misma que la que recorre el potenciómetro. Este montaje se le llama divisor de tensión.

Vcc

Potenciómetro

Lámpara

1

2

3

A continuación se refleja la forma en la que los potenciómetros se colocan en las carátulas de los equipos (mandos para volúmenes, balances, etc).

123

ROSCA PARA LA TUERCA

0

10

5

FRONTAL DEL APARATO

NIVELES DE VOLUMEN

ARANDELA GROVER

TUERCA

PUNTA DE MARCAJE

MANDO GIRATORIOMANUAL

VÁSTAGOGIRATORIO

RESISTENCIAS ESPECIALES NO LINEALES

Están fabricadas de materiales especiales que modifican su resistencia ante determinados agentes:

Temperatura NTC Disminuye la resistencia al aumentar la temperatura.

PTC Aumenta la resistencia al aumentar la temperatura.

Iluminación LDR Disminuye la resistencia al aumentar la luminosidad.

Tensión VDR La resistencia disminuye al aumentar la tensión (varistor).

Magnetismo MDR La resistencia varía según el campo magnético (magnetorresistores).

Mecánica PIEZO-RESISTORES La resistencia depende de las tensiones mecánicas.

Oxígeno LAMBDA La resistencia varía según las proporciones de oxígeno.

RESISTORES NTC - PTC Las NTC y PTC son un tipo especial de resistencias que varían su valor óhmico en función de la temperatura a la que están sometidas.

En los resistores PTC sus siglas corresponden a Positive Temperature Coefficient. Se fabrican con mezcla de titanatos de bario y estroncio, con formas diferentes según su empleo.

Actúan de forma inversa a la NTC, por lo que sus aplicaciones son semejantes:

- En la PTC, a mayor temperatura, mayor resistencia.

- En la NTC, a mayor temperatura menor resistencia.

Dentro de la electrónica sus aplicaciones principales son como termostatos, protección contra cortocircuitos y sobretensiones, compensadores de temperatura, etc. Su identificación viene determinada por un punto y cada fabricante tiene sus normas.

Al aplicar cierta temperatura a una PTC, se obtiene una respuesta como la de la figura siguiente

R(Ω )

Tª (grados)

I II III

Curva característica de un resistor PTC.

Al principio aparece una disminución del valor de resistencia (zona I), pero a partir de cierto punto, la resistencia aumenta con la temperatura de forma brusca. A ese punto se le llama temperatura de conmutación (zona II). En la zona III si sigue aumentando la temperatura, la resistencia va disminuyendo, por lo que ya no actúa realmente como una PTC.

RESISTORES LDR Sus siglas vienen de Light Dependent Resistor, resistor dependiente de la luz, también llamados fotorresistencias. Tienen varios Megaohmios de resistencia, pero ésta disminuye a unos 100 ohmios al ser expuesta a la luz.

Se fabrican a base de sulfuro de cadmio. Este material, convenientemente tratado, contiene pocos o ningún electrón libre, si se mantiene en completa oscuridad. En estas condiciones, su resistencia es elevada. Si absorbe luz, se libera cierto número de electrones, y esto hace aumentar la conductividad del material. Al cesar la iluminación, los electrones son recapturados a sus posiciones originales.

No se recomienda su utilización por ser materiales altamente contaminantes.

Apariencia externa Símbolo en circuito

LDR

A continuación se representa una gráfica característica de las LDR:

Curva característica de LDR

0102030405060708090

100

Nivel de luz

Resistencia100Ω 1KΩ 10KΩ 20KΩ 30KΩ

Nivel de luz:100 = ambiente0 = oscuridad

Aplicaciones Contador de objetos en una cinta transportadora.

JudíasMASTER

CIRCUITODETECTOR YCONTADOR

VISUALIZACIÓN

LDR

Conmutador crepuscular

LDRCIRCUITODETECTOR

RED220V

DÍA

NOCHE

RELÉ

LÁMPARA

Control remoto y aislado de cargas

LDR

CIRCUITODETECTOR DE

SEÑAL

CARGA AACTIVAR

INTERRUPTORDE

MANDO

RESISTORES VDR Sus siglas vienen de Voltage Dependent Resistor, resistencia dependiente de la tensión. El material utilizado en su fabricación es carburo de silicio principalmente. Pueden ser empleados para la estabilización de sencillos circuitos y como supresores de chispas en contactos de relés.

Para su comprobación hay que utilizar sólo corriente continua, efectuar la medición en el menor tiempo posible, y emplearlos para la tensión e intensidad indicadas por el fabricante; no tienen polaridad.

En la gráfica siguiente se puede apreciar que la variación de la tensión en función de la intensidad no es proporcional como ocurre con otros resistores.

Los fabricantes dan el valor de la intensidad nominal y la tensión en función de esta corriente. En otros casos indican las tensiones e intensidades máximas y mínimas del resistor.

Para aplicaciones de 1 a 15 V, se fabrican con óxidos de titanio, también con óxidos de zinc para absorber la energía entre contactos de potencia.

Aplicaciones - Protección de contactos y supresión de chispas. - Protección de pequeños motores de batería.

Para identificarlas existen tres o cuatro anillos de color que hacen referencia, no a la resistencia, sino a la tensión cuando por ellas circula una corriente de 100, 10 ó 1mA.

Se empiezan a leer por el extremo contrario a los terminales:

El primer anillo indica la intensidad.

1 mA Naranja

10 mA Rojo

100 mA Marrón

Los anillos 2 y 3 indican la tensión nominal de la resistencia.

Tensión Nominal en V. según E-12

Nº de orden

Código de Color Anillos I y II

- 16 marrón-azul

10 18 marrón-gris

12 20 rojo-negro

15 22 rojo-rojo

18 24 rojo-amarillo

22 26 rojo-azul

27 28 rojo-gris

33 30 naranja-negro

39 32 naranja-rojo

47 34 naranja-amarillo

56 36 naranja-azul

68 38 naranja-gris

82 40 amarillo-negro

100 42 amarillo-rojo

120 44 amarillo-amarillo

150 46 amarillo-azul

180 48 amarillo-gris

220 50 verde-negro

270 52 verde-rojo

330 54 verde-amarillo

En algunos casos viene determinado con un punto que se interpreta según la tabla adjunta.

COLOR DEL PUNTO FORMA INTENSIDAD NOMINAL A: TOLERANCIA

Gris Varilla 10 mA - 1200V +/- 20% Verde Varilla 10 mA - 1200V +/- 10% Azul Varilla 10 mA – 560V +/- 10%

Violeta Varilla 10 mA – 680V +/- 10% Blanco Varilla 10 mA – 910V +/- 10% Rojo Varilla 10 mA - 1300V +/- 10%

Tostado Varilla 2 mA – 950V +/- 10% Amarillo Disco 1 mA - 82V +/- 10%

Rojo Disco 1 mA – 100V +/- 20% Sin Color Disco 60 a 120mA -100V +/- 20%

La potencia de disipación viene determinada por su tamaño, al igual que los demás resistores.

ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS Resistencias en serie Se dice que dos o más resistencias están acopladas en serie cuando se hallan dispuestas una a continuación de otra, de tal forma que todas son recorridas por la misma intensidad de corriente.

It = I1 = I2 = I3 = ...

La resistencia total o equivalente de un circuito formado por varias resistencias en serie, es la suma de los valores de todas ellas. Es como si las sustituimos por una sola, cuyo valor sea la suma de ellas.

Rt = R1 + R2 + R3

V1 V2 V3

R1 R2 R3

I

Vt

I

Vt

Vt

Vt

Rt

Cada vez que la corriente atraviesa un componente, en este caso una resistencia, se produce una caída de potencial o tensión o voltaje. En cada resistencia cae una tensión, que estará en función de su valor óhmico, cuanto más grande sea la resistencia, mayor caída de tensión le corresponderá.

V1 = I · R1 V2 = I · R2 V3 = I · R3

La tensión total aplicada a un circuito en serie es igual a la suma de las tensiones parciales.

Vt = V1 + V2 + V3 + ...

En cada resistencia podemos calcular la potencia parcial, potencia disipada, la suma de todas ellas es la potencia total

P1 = V1 · I P2 = V2 · I P3 = V3 · I

Pt = P1 + P2 + P3 + ...

Resistencias en derivación o paralelo Se dice que dos o más resistencias están acopladas en paralelo o derivación, cuando los extremos de todas ellas se encuentran unidos a dos puntos comunes, llamados nudos.

En un circuito con varias resistencias conectadas en paralelo, entre los extremos de cada una de ellas existe la misma tensión.

Vt = V1 = V2 = V3 = ...

I3

R3

I2

R2

Vt

R1

I1

It

Vt Rt

It

Vt Vt

En el circuito se puede apreciar que la intensidad total se reparte en las distintas direcciones, por cada resistencia pasará una intensidad que estará en función de su valor óhmico, a mayor resistencia la intensidad será menor.

Para realizar el cálculo de las intensidades parciales aplicaremos la Ley de Ohm a cada resistencia:

I1 = V/R1 I2 = V/R2 I3 = V/R3

It = I1 + I2 + I3 + ...

La resistencia total o combinada es menor que la más pequeña de un acoplamiento en paralelo. Para calcular la resistencia total aplicaremos la siguiente relación:

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Al aplicar la expresión anterior obtenemos 1 /Rt. No olvides que para obtener Rt, que es lo que nos interesa, debemos calcular su inversa.

Al igual que en el acoplamiento en serie, la potencia total consumida es igual a la suma de las potencias parciales de cada una de las resistencias.

P1 = V·I1 P2 = V·I2 P3 = V·I3