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jueves, 12 de diciembre de 2013

Tutorial electrónica básica .03. Resistencias variables

Mis redes sociales:


ÍNDICE

Para qué sirven
Tipos de resistencias variables
Características de una resistencia variable
Usos y aplicaciones
Cómo comprobar una resistencia variable
Símbolo gráfico utilizado para las resistencias

Rincón de la Teoría: La ley de Ohm





Resistencias variables de diversos tipos

Para qué sirven

Tienen la misma finalidad que los demás tipos de resistencia: Limitar el paso de la corriente eléctrica, sólo que, en esta ocasión, su valor de resistencia no es fijo: Puede cambiar. 

Se usan para variar el funcionamiento de un circuito o dispositivo. Hay de muchos tipos y la fotografía de la izquierda muestra unos cuantos tipos.



Tipos de resistencias variables

Podemos clasificarlas así:

Resistencias cuyo valor óhmico ajustamos nosotros:
1) Potenciómetros
2) Trimmers

Resistencias cuyo valor óhmico cambia sin nuestra intervención:
3) PTC y NTC (Depende de la temperatura)
4) Varistor (depende de la tensión aplicada a sus terminales)
5) LDR (depende de la iluminación que recibe)

Vamos a examinar un poco cada uno de los tipos anteriores:

1) POTENCIOMETROS

Junto con los trimmers son los tipos mas frecuentes y utilizados.

Se fabrican con valores de resistencia desde prácticamente un ohmio hasta un valor máximo de varios megaohmios. Este valor suele ir impreso en el propio potenciómetro de forma numérica, sin códigos. 

Para regular su valor se acciona un mando que se desplaza, en unos modelos de forma giratoria, en otros, de forma rectilínea. En la foto siguiente hay un potenciómetro giratorio (izquierda) y lineal (derecha).


Tipos de potenciómetro


El eje o mando de accionamiento en el caso del tipo circular es bastante largo como puede verse en la foto anterior. Está hecho de plástico o de un metal que puede cortarse con ayuda de una sierra a la longitud deseada. Sirve para que asome al exterior del equipo y así el usuario puede accionarlo. En este eje se puede acoplar un botón para que resulte mas estético además de facilitar su accionamiento.

Estos botones se fijan al potenciómetro unas veces mediante simple presión, y otras por medio de un pequeño tornillo en el lateral del propio botón. Pueden tener formas, tamaños y diseños muy distintos. 

Muestra de uno de estos botones:


Botón para potenciómetro


Los potenciómetros tienen tres terminales eléctricos (a veces tienen mas, pero no es usual) y pueden conectarse de tres maneras con el circuito al que están asociados:

- soldados a un circuito impreso, como un componente más
- mediante conectores rápidos sin soldadura. Por ejemplo, terminal tipo "faston"
- unión mediante cables con soldadura.

En casi todos los casos los potenciómetros tienen una parte roscada que permite fijarlos a la caja del equipo mediante una rosca, lo que les da una gran solidez en cuanto a sujección.


2) TRIMMERS

Su finalidad y forma de operar es la misma que la de los potenciómetros, con una excepción: Suelen ser mas pequeños y carecen del mando para accionarlos. Para ajustarlos se usa una herramienta que recuerda a un destornillador. Van montados en el interior de los equipos y el usuario no tiene acceso a ellos desde el exterior. Esto quiere decir que un trimmer regula un asunto que escapa a la competencia del usuario, estando mas bien dedicados a un técnico o personal cualificado.


Varios modelos de trimmers o resistencias ajustables

Por cierto, deben ser ajustados con una herramienta adecuada (hay kits bastante económicos, con puntas de distinta geometría para adaptarse a todo tipo de trimmer, y hechos en plástico, que es aislante). De utilizar cualquier destornillador metálico podemos provocar la rotura del ajuste. Si además ese destornillador es metálico podemos sufrir un riesgo eléctrico tanto nosotros como el propio equipo.


3) PTC Y NTC

Se conocen con el nombre genérico de "termistores" y hay dos tipos: PTC y NTC.
Son resistencias que cambian su valor según la temperatura a la que son sometidas. 

La variación de resistencia que experimentan puede ser "positiva" si dicha resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura (caso de la PTC). 

Por el contrario, se dice que la variación es negativa si dicha resistencia disminuye al aumentar la temperatura, caso de la NTC.

A menudo la variación de temperatura es producida por el propio paso de la corriente eléctrica a través de la propia resistencia, de modo que no hay que añadirles calor ni frío para que cambien su valor resistivo, aunque esto último también es una posibilidad de utilización.


4) VARISTOR O VDR

Es un tipo de resistencia variable sensible a la tensión. 

Es común que tenga forma de "lenteja" que recuerda bastante a cierto tipo de condensadores.



Varistor o VDR

Su característica principal es que apenas deja pasar la corriente hasta que el voltaje supera un valor umbral (voltaje de disparo). En este caso el varistor reduce drásticamente su resistencia y presenta una alta conductividad. La transición entre la condición no conductora y conductora no es progresiva sino brusca, repentina, una vez alcanzada esa tensión de disparo.

Se fabrican varistores con distintas tensiones de disparo a fin de poder ser utilizados en aplicaciones diversas.


5) RESISTENCIA DEPENDIENTE DE LA LUZ (LDR)

Este tipo de resistencia es capaz de variar su valor según la intensidad de luz que incida sobre ella. Esto la hace un componente muy útil y versátil. 

La diferencia de su valor óhmico según esté siendo iluminada o no, es bastante acusada. Algunos modelos de LDR pueden variar en miles de ohmios según el nivel de luz recibido. Si se le aplica una tensión a una LDR, un cambio de luminosidad hará que la corriente que circule por ella también sea variable en función de su resistencia.

Las hay sensibles a luz visible o a luz infrarroja.

No hay que confundir a la LDR con un fotodiodo. Son componentes bien distintos aunque sean utilizados en aplicaciones iguales. Una LDR tiene un tiempo de respuesta mucho alto que el fotodiodo. Es decir, las LDR son mucho mas lentas que un fotodiodo en traducir un cambio de luz en un cambio de resistencia.


Resistencia LDR


Características de una resistencia variable

Resistencia: Es la principal característica en potenciómetros y trimmers. Se fabrican en muchos valores, y de la misma forma que en las resistencias fijas, hay unos valores standard. En los otros tipos de resistencia (PTC, varistor, LDR), mas que un dato numérico, la resistencia es una gráfica mostrando el comportamiento según la variable que la afecta (temperatura, tensión, luz...)

Potencia: No hay tanto para elegir como en el caso de las resistencias fijas. Por ejemplo, en potenciómetros, lo habitual es tener un único valor que además es bastante reducido.

Tipo de respuesta: Sobretodo relativo a potenciómetros y trimmers. Puede ser LINEAL o LOGARITMICA. Se describe a continuación:

Respuesta LINEAL: A una variación de giro en el mando del potenciómetro corresponde una variación proporcional en el valor de resistencia ofrecido.

Respuesta LOGARITMICA: A una variación de giro en el mando del potenciómetro corresponde una variación de resistencia que no es proporcional a dicho giro. La relación es exponencial en lugar de lineal. Es decir: a doble angulo de giro no corresponde doble variación de resistencia, sino cuatro veces mas. Aunque su respuesta es exponencial se les llama logarítmicos porque esa es la función a la que están destinados: Por ejemplo, nuestro oído no tiene una respuesta lineal al incremento en el volumen de un sonido, sino logarítmica:

Para que percibamos un sonido como el doble de fuerte que otro, hay que invertir no dos, sino cuatro veces más potencia. Así funcionan nuestros sentidos. Si utilizáramos como regulación de volumen en un equipo de música un potenciómetro lineal, sentiríamos que el volumen apenas varía. Utilizando uno exponencial (función matemática inversa a la logarítmica) contrarrestamos la naturaleza no-lineal de nuestros sentidos y percibiremos que el volumen del sonido es bien regulado.



Usos y aplicaciones

1) POTENCIÓMETROS Y TRIMMERS

Se utilizan para regular algún parámetro en un circuito. Ambos tienen la misma función solo que -como se dijo antes- el potenciómetro está orientado al usuario del equipo, mientras que el trimmer es preferido para ser manipulado por personal cualificado o que conozca el equipo.

En el vídeo se tratan un par de ejemplos. En el minuto 12:12 vamos a regular el brillo de un diodo led de alta luminosidad mediante un potenciómetro, directamente, sin ningún otro componente auxiliar. Esto es posible porque la potencia manejada es muy pequeña: 3 volts con un consumo de unos 20 mA. Un potenciómetro puede manejar estas potencias sin problema.

El esquema de montaje:



Justo a continuación, en el vídeo, vemos otra aplicación de regulación para un potenciómetro, pero esta vez se va a gobernar una potencia considerable: La de un taladro eléctrico, que como poco será de 500W.

Si usamos un potenciómetro para este propósito con el montaje anterior del LED, el potenciómetro será fulminado en una fracción de segundo. Por un potenciómetro no pueden pasar 500W ni mucho menos.

La solución es: El potenciómetro se usa como control, pero no controla directamente al motor de la taladradora, sino que controla a un circuito "de potencia", y ese circuito (basado en un triac) es el que realmente regula el motor de la taladradora. Mas adelante en un capítulo dedicado a él, en este tutorial, veremos como funciona el Triac, muy utilizado para regular motores, luz, resistencias calefactoras....


2) PTC

Un caso típico de utilización de una PTC es en un TV de tubo de rayos catódicos. Estas TV necesitan una bobina desmagnetizadora en el tubo de imagen para evitar que aparezcan manchas de color en la imagen. Al encender el TV se envía a esa bobina un pulso de corriente intenso pero de corta duración. Esto se confía a una PTC que, inicialmente, cuando está fría tiene baja resistencia, es decir: Conduce mucho. 

Nada más encendemos el TV, a través de la PTC comienza a pasar una corriente bastante alta al principio, porque está fría. Dicha corriente hace que la PTC se caliente subiendo su resistencia a unos niveles altos que hacen que la corriente descrezca hasta unos valores muy reducidos.

En la siguiente foto se puede ver una PTC de las utilizadas en TV para el fin antes citado. La PTC, en la foto, está sin la cubierta superior, mostrando el interior. Podemos apreciar dos discos que conforman la PTC. Estos dos discos son presionados entre sí por dos resortes metálicos que constituyen dos terminales. Entre los dos discos hay otra lámina metálica que es el tercer terminal (el central).


PTC comúnmente utilizada en TV, sin la cubierta superior

La avería típica de estas PTC consiste en que uno (o los dos) discos se fracturan, y los resortes que se ven a izquierda y derecha que antes presionaban a dichos discos, ahora se aproximan y se tocan entre sí. Donde antes habían dos discos ahora no hay nada: Esto supone un cortocircuito. El fusible del TV se rompe.

La manera de averiguar si la causa del fusible fundido es la PTC es desoldando ésta y extraerla del circuito (No es esencial para que el TV funcione). Ponemos un nuevo fusible y probamos. Si ahora el fusible no se rompe podemos estar seguros que la causante de la avería era la PTC.

Es bastante fácil saber si una PTC de este tipo tiene los discos fracturados sin necesidad de destaparla: Una vez desoldada la agitamos: Sonará algo "suelto" en su interior.


3) VARISTOR O VDR

El uso mas extendido del varistor es proteger un circuito contra una entrada excesiva de voltaje. El varistor se pone de un valor ligeramente superior al del voltaje utilizado en ese equipo. En condiciones normales, el varistor no conduce y es como si no estuviera. 

Cuando -por cualquier causa- llega un impulso de tensión excesivo, éste será absorbido por el varistor, quedando el circuito protegido.

Se suele montar a la entrada de las fuentes de alimentación, justo después del fusible, según este esquema:


Montaje típico de varistor para proteger una fuente de alimentación




4) LDR

Son resistencias muy versátiles y tienen innumerables usos:

- Automatismos para contar objetos
- Alarmas
- Sensores de luz
- Detección de llama
- Encendido/apagado automático de alumbrado
- Juguetes




Cómo comprobar una resistencia variable


1) POTENCIOMETROS Y TRIMMERS:

Primero, medimos la resistencia en los terminales de los extremos, que son los que corresponden a la resistencia "fija" del potenciómetro o trimmer. Debemos obtener un valor de resistencia igual al marcado como referencia. Por ejemplo, para un potenciómetro de 10K (10.000 ohms) sería correcto un valor de 10.000 +/- 1.000 ohms, pues los potenciómetros y trimmers también tienen un margen de error o tolerancia.

Si esta medida es correcta, seguimos. En caso contrario no es necesario pasar a la siguiente medición ya que el potenciómetro o trimmer estaría mal.

Segundo, seguimos con el polímetro en ohms. Ponemos una pinza en el terminal central de potenciómetro o trimmer, y la otra pinza en cualquiera de los dos terminales extremos. Giramos el control del potenciómetro en todo su recorrido y debemos obtener un valor cambiante de resistencia según vamos moviendo el control del potenciómetro. La lectura debe ir desde un mínimo de casi cero ohmios hasta un máximo del valor del propio potenciómetro.

Si la lectura es siempre la misma o da infinito, el potenciómetro está mal.




2) PTC Y NTC (termistores)

Sólo se puede decir de forma genérica cómo medir una de estas resistencias. Hay muchos tipos, y cada una tiene un valor determinado, que además es cambiante según la temperatura. Un modo de saber si un termistor está bien es medir su resistencia a diferentes temperaturas y comparar los valores obtenidos con los de otra resistencia de igual tipo.

En el caso de una PTC de las usadas en TV, se puede recurrir también a lo dicho anteriormente acerca de las mediciones de resistencia a cada uno de los dos discos internos que la forman, y también es útil saber que una PTC de este tipo hace ruido (suena como si hubiera algo suelto en su interior) cuando se sacude al aire.


3) VARISTOR O VDR

Son aún mas difíciles de medir o comprobar, pues su tensión de disparo a menudo es de cientos de voltios, por lo que el polímetro no puede comprobar si tal disparo se produce. Si se desea realmente poner a prueba una VDR habría que hacer un montaje en serie con:

- La propia VDR
- Una resistencia de 100K
- Una lámpara de neón

A ese montaje le aplicamos una tensión creciente hasta llegar a la tensión de disparo del varistor. Si se produce tal disparo, el neón se encenderá. La función de la resistencia de 100K es limitadora, evitará que se destruyan tanto el varistor como el neón.

Con el montaje anterior sabremos no sólo si se produce el disparo o no, sino también a qué tensión se produce, pues un varistor puede seguir funcionando, pero hacerlo a una tensión muy distinta de la originalmente se le asignó en fábrica.

4) LDR

Para probar una LDR basta con conectarle el polímetro a sus terminales y someterla a distintos niveles de iluminación al tiempo que se observa la resistencia que ofrece. A mas luz, menos resistencia.

Hilando mas fino, y como en el caso anterior del varistor, puede que la LDR "funcione", pero lo haga apartándose de la curva de funcionamiento original.
 


Símbolo gráfico utilizado para las resistencias

En el siguiente diagrama están los símbolos utilizados para los distintos tipos de resistencia variable que podéis encontrar en los esquemas. Es válido tanto el símbolo basado en un rectángulo como el que tiene forma de sierra.



Rincón de la Teoría: La ley de Ohm

Es una ley fundamental en física, y especialmente para electricidad y electrónica.

La ley de Ohm relaciona de manera sencilla y linealmente, proporcionalmente, tres variables eléctricas, en la siguiente expresión:

                       INTENSIDAD = TENSIÓN / RESISTENCIA

La intensidad (corriente) que circulará por un circuito o por un componente determinado es directamente proporcional al voltaje (tensión) aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia de dicho circuito.

Como veis, es una ley bastante intuitiva

Las unidades empleadas son:
Intensidad : Amperios
Tensión     : Voltios
Resistencia: Ohmios.

A continuación, un dibujo con dos variantes de esta misma ley: Una, donde podemos averiguar la tensión (conociendo resistencia e intensidad), y otra donde podemos obtener la resistencia (conociendo tensión e intensidad). Esto es, conociendo dos variables cualesquiera, podemos deducir la otra.

En este mismo dibujo se ve el resultado de someter a prueba esta ley de Ohm, usando una pila de 9V y un par de resistencias, una de 100 ohms y otra de 1000 ohms (1K). Las lecturas de corriente obtenidas con el polímetro se aproximan mucho a los valores teóricos predichos. Hay que tener en cuenta que la tolerancia de los componentes así como la influencia del propio polímetro hacen que las medidas en la realidad rara vez sean exactas 100%

Ley de Ohm. Dos ejemplos


Es importante conocer el hecho de que la Ley de Ohm se cumple en circuitos resistivos, pero no en aquéllos donde hayan inductancias o capacitancias (bobinas y condensadores) así como con tensiones muy altas que provoquen arcos voltaicos.

La ley de Ohm tiene un buen número de excepciones.

Otra excepción común es que un generador no pueda suministrar una intensidad determinada, por lo que si se le conecta una carga con una resistencia baja que demande una intensidad por encima de sus posibilidades, tendremos que la ley de Ohm no se cumple.


Vídeo con este capítulo del tutorial:





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10 comentarios:

  1. Muy agradecido, este tipo de tutoriales y el modo en que los realizas son de gran ayuda para gente que como yo nos iniciamos en el mundo de la electrónica,tengo que darte la enhorabuena por ellos y animarte a que mientras puedas sigas realizando este tipo de labor.
    Diodos? Transistores? Condensadores?? jejeje estaré pendiente.

    Gracias de nuevo

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  2. Gracias José Manuel por tus vídeos, realmente son muy útiles para los que no somos expertos en estos temas. Viendo el tema de los potenciómetros quería pedirte que consideraras la posibilidad de hacer un vídeo para transformar una fuente de alimentación ATX de las de PC a una fuente regulable para que se pueda usar para pruebas de laboratorio (entendiendo por laboratorio la casa de cada uno). Ya sé que hay varios vídeos en internet de cómo modificarla pero en ninguno viene una explicación decente de cómo hacerlo todo paso a paso. Sin duda nos sería de gran ayuda a los que nos iniciamos en este fascinante mundo.

    Gracias de nuevo por todo.

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  3. Muchas gracias jose por el video. Te realizo la siguiente consulta. He escuchado que usar potenciometros para reducir la tension de un motor no es bueno para el mismo. Es correcto esto?

    Muchas gracias Lisandro desde Argentina

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  4. Gracias por la informacion, encerio me funciono! :D

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  5. A ver si me explico........ para un aire acondicionado tipo split tanto inverter como no inverter, ¿si le instalara ese tipo de potenciometro, donde tengo la sonda de temperatura, podria engañar al equipo, encendiendo el aire en automatico y regualando el potenciometro para que funcionara frio calor? 

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  6. muy bien explicaste amigo gracias estoy utilizando los informaciones que escribiste! tours estambul

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  7. Gracias por los tutoriales, los estoy viendo y son muy explicativos.

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  8. Excelente!!!! Me re sirvió los felicitoooooo!!!
    Muy buena la explicación,muy completa...de 10!

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  9. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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