RESISTORES

Especificação técnica dos resistores

Definição

   Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, com a finalidade de limitar a passagem de corrente elétrica. Transformam energia elétrica em energia térmica (efeito joule), a partir do material empregado, que pode ser por exemplo carbono. Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que permanece constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que circular pelo dispositivo, assim como da temperatura ambiente e de seu corpo.

   Os resistores podem ser fixos ou variáveis. Neste caso são chamados de potenciômetros ou reostatos. O valor nominal é alterado ao girar um eixo ou deslizar uma alavanca.

   Alguns resistores são longos e finos, com o material resistivo colocado ao centro, e um terminal metálico ligado em cada extremidade. Este tipo de encapsulamento é chamado de encapsulamento axial. A foto mostra os resistores em uma tira geralmente usados para a pré-formatação dos terminais. Resistores usados em placas eletrônicas de computadores e outros dispositivos são tipicamente muito menores, frequentemente são utilizadas tecnologias de montagem em superfície (Surfacemount technology), ou SMT, esse tipo de resistor não tem terminal axial de metal.

   Na prática, os resistores são utilizados basicamente para limitar a intensidade de corrente elétrica através de determinados componentes ou circuitos ou ainda para gerar divisões de tensão, através da associação de mais de um resistor no circuito.

   A unidade de resistência elétrica é o OHM, que é representado pela letra grega ômega “ Ω “.

Resistência e Lei de OHM

   A unidade de medida de um resistor é a resistência, que serve como relação entre tensão e corrente. É medida em ohms, uma unidade do SI. Um componente tem uma resistência de 1 ohm se uma voltagem de 1 volt no componente fazer com que percorra, pelo mesmo, uma corrente de 1 ampere.

   Qualquer objeto físico, de qualquer material é um tipo de resistor. A maioria dos metais são materiais condutores, e opõe baixa resistência ao fluxo de corrente elétrica. O corpo humano, um pedaço de plástico, os líquidos têm uma resistência que pode ser mensurada. Materiais que possuem resistência muito alta são chamados isolantes ou isoladores.

   A relação entre tensão, corrente e resistência, através de um objeto é dada por uma simples equação, a Lei de Ohm:

V = R . I

Onde: V = tensão em volts (V)

 R = resistência em ohms (Ω)

I = corrente em amperes (A)

   Se V e I tiverem uma relação linear -- isto é, R é constante -- ao longo de uma gama de valores, o material do objeto por onde está fluindo esta corrente elétrica é chamado de ohmico. Um resistor ideal tem uma resistência fixa ao longo de todas as frequências e amplitudes de tensão e corrente.

Especificação Técnica de Resistores

As especificações técnicas de um resistor são:

     • Valor nominal da resistência [Ohm]

     • Tolerância [%] (indica a diferença máxima (+/-) entre o valor nominal e o valor real da resistência)

     • Potência de dissipação nominal [W]

     • Diagrama de potência-temperatura

     • Coeficiente de temperatura

     • Tensão máxima nominal [V]

     • Tensão de ruído

     • Coeficiente de tensão

     • Característica resistência-frequência

   As três primeiras são as fundamentais e sempre indicadas pelo fabricante.

Tipos de Resistores

> Resistores de Filme de Carbono

   São resistores de “uso geral” na eletrônica, principalmente por seu custo mais baixo. É empregado um filme de carbono em sua construção, como elemento de oposição à passagem da corrente elétrica. Possuem tolerância típica de ±5%, potência de dissipação típicas de 1/8W, 1/4W e 1/2W. Como desvantagem, são tendenciosos a serem eletricamente ruidosos em circuitos analógicos críticos, que demandem uma elevada estabilidade dos sinais elétricos.

> Resistores de Filme Metálico

  Possuem uma precisão bastante superior aos resistores de filme de carbono. São utilizados quando são desejáveis baixas tolerâncias e alta estabilidade em relação à ruídos, como em circuitos analógicos de baixo ruído para sinais elétricos extremamente baixos. Possuem tolerâncias típicas de ±0.05% ou ±1% e potências de dissipação típicas de 1/8W, 1/4W e 1/2W.

   São essencialmente constituídos de uma fina camada de liga metálica sobre uma superfície placa ou cilíndrica de cerâmica ou outro substrato isolante.

> Resistores de Fio (potência)

  Resistores de fio possuem baixo ruído, boa estabilidade com temperatura e alta potência de dissipação, da ordem de 1 a 250W, o que o torna bastante útil em circuito de maior potência.

   São constituídos basicamente de um fio metálico com resistência elétrica conhecida e controlada, que é enrolado sobre um tubo cerâmico ou de fibra de vidro. Por terem esta forma construtiva semelhante a uma bobina (indutor), possuem a desvantagem de apresentar uma certa indutância indesejável, o que o torna inviável para circuitos que operem com sinais elétricos de alta frequência.

   Existem ainda resistores de fio em um invólucro cerâmico, reforçados com um substrato especial - “cement”. Possuem faixas de potência que partem de 1 ou 2W até dezenas de Watts. Tornam-se extremamente quentes quando utilizados em altas potências.

> Redes Resistivas (“Single-In-Line (SIL) resistor network”)

Consistem de um número de resistores de filme metálico ou similares, normalmenmente com mesmos valores de resistência, encapsulados em um módulo único, apropriado para montagem em circuito impresso. São muito utilizados em equipamentos eletrônicos com tecnologia digital.

> Resistores Variáveis

O resistor variável é um resistor cujos valores podem ser ajustados por um movimento mecânico, por exemplo, rodando com a mão. Podem ser dos baratos, de volta simples, ou de múltiplas voltas com um elemento helicoidal.

Reostato: é um resistor variável com dois terminais, sendo um fixo e o outro deslizante. Geralmente são utilizados com altas correntes.

Potenciômetro: É um tipo de resistor variável comum, sendo comumente utilizado para controlar, por exemplo, o volume em amplificadores de áudio. Existem as versões com excursão linear e logarítmica de resistência.

Trimpot: semelhante, e muitos vezes sinônimo de potenciômetro, porém este termo refere-se mais a resistores variáveis onde o ajuste normalmente é realizado com a ajuda de uma pequena chave de fenda. Tradicionalmente, resistores variáveis não são plenamente confiáveis, porque o fio ou o metal em contato com suas partes móveis podem se corroer ou se desgastar. Alguns resistores variáveis modernos usam materiais plásticos que não corroem.

> Termistores,

   São resistores cujo valor de resistência é dependente da temperatura.

Existem basicamente dois tipos de termistores:

PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) - É um resistor dependente de temperatura com coeficiente de temperatura positivo. Quando a temperatura se eleva, a resistência do PTC aumenta. PTCs são frequentemente encontrados em televisores, em série com a bobina desmagnetizadora, onde são usados para prover uma curta rajada de corrente na bobina quando o aparelho é ligado.

   Uma versão especializada de PTC é o polyswitch que age como um fusível auto-rearmável, muito utilizado atualmente em

circuitos eletrônicos.

NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) - Também é um resistor dependente da temperatura, mas com coeficiente negativo. Quando a temperatura sobe, sua resistência cai. NTC são frequentemente usados em detectores simples de temperaturas, e instrumentos de medidas.

   Conforme a curva característica presente na folha de dados (data-sheet) do termistor, o seu valor de resistência pode diminuir ou aumentar em maior ou menor grau em uma determinada faixa de temperatura, isto é, eles não são lineares.

> LDRs

   LDR (do inglês Light Dependent Resistor ou em português Resistor Variável Conforme Incidência De Luz) é um tipo de resistorcuja resistência varia conforme a intensidade de radiação eletromagnética do espectro visível que incide sobre ele.

Um LDR é um transdutor de entrada (sensor) que converte a (luz) em valores de resistência. É feito de sulfeto de cádmio (CdS) ou seleneto de cádmio (CdSe). Sua resistência diminui quando a luz é muito alta, e quando a luz é baixa, a resistência no LDR aumenta.

Valores de resistência típicos para um LDR padrão:

• Escuridão : resistência máxima, geralmente acima de 1M ohms.

• Luz muito brilhante : resistência mínima, aproximadamente 100 ohms.

   O LDR é muito frequentemente utilizado nas chamadas fotocélulas que controlam o acendimento de luzes em postes de iluminação e luzes em residencias.

Valores Padrões de Resistores:

   Convenções de Notação: Para simplificar a representação de resistores de altos valores, principalmente no desenho de circuitos eletrônicos, as abreviações “K” e “M” são utilizadas respectivamente para representar milhares e milhões. A abreviação “R”, para manter o padrão, é utilizada para representar zero (ou seja o próprio valor numérico citado). Estas três letras são ainda colocadas no lugar do ponto decimal, para facilitar a visualização.

Abaixo alguns exemplos:

10R - 10 ohms

10K - 10.000 ohms ou 10K ohms

10M - 10.000.000 ohms ou 10M ohms

1R2 - 1,2 ohms

1K2 - 1.200 ohms ou 1,2K ohms

2M2 - 2.200.000 ohms ou 2,2M ohms

Séries padrões para resistores:

Os resistores são fabricados em valores que seguem uma série padrão. Assim, existem algumas series com valores básicos pré-definidos que vão sendo multiplicados e formando a gama possível de valores para resistores comerciais.

Série E12

Série mais comumente utilizada em resistores que possuem identificação por 4 faixas coloridas em seu corpo. Os valores da série se originam de 12 multiplicadores básicos, que são: 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8 e 8.2.

Série E24

   Série mais comumente utilizada em resistores que possuem identificação por 5 faixas coloridas em seu corpo. Os valores da série se originam de 24 multiplicadores básicos, que são: 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 e 9.1.

   Há ainda as séries E48 e E96, com ainda mais gamas de valores intermediários. No entanto, estas séries são menos ofertadas pelos fabricantes e normalmente são aplicadas em resistores com baixíssimas tolerâncias.

Código de Cores

   Resistores possuem seus valores de resistência e tolerância normalmente identificados por um código de cores. A representação poderá ser por um conjunto de 4, 5 ou 6 faixas coloridas, sendo que as ilustrações abaixo demonstram a função de cada uma para o caso de 4 e 5 faixas. No caso de resistores com 6 faixas coloridas, utiliza-se a mesma seqüência para o resistor com 5 faixas, sendo que a 6ª faixa é utilizada para representar o coeficiente de temperatura do resistor.

   O mais comum são os resistores com códigos de 4 faixas (uso geral) e 5 faixas (precisão).

   As tabelas a seguir auxiliam na identificação dos valores de resistência nominal dos resistores, assim como de sua tolerância. Consiste de faixas coloridas que são pintadas em torno do corpo do resistor. O esquema é simples: Os primeiros números são os primeiros dígitos significativos do valor da resistência, seguidos de um multiplicador, e pelo valor da tolerância. Cada cor corresponde a um certo número, mostrado na tabela abaixo. A tolerância para um resistor de 4 faixas será de 20%, 5%, ou 10%. Atualmente, a maioria dos resistores são fabricados na tolerância de 5%, ou seja, a última faixa é dourada.

Ilustração: Identificação do código de cores de resistores

   A seguir um quadro que ilustra para os valores possíveis para as 3 primeiras faixas que determinam o valor da resistência, conforme as séries E12 e E24 para resistores com padrão de 4 faixas coloridas.

> Identificação Alfanumérica

   Com o desenvolvimento da eletrônica e a miniaturização dos componentes, está ficando cada vez mais difícil conter todas as faixas de cores em componentes tão pequenos, como exemplo os resistores para montagem em superfície (SMD). Desta maneira, um sistema de codificação alfanumérico é utilizado.

   Este método utiliza três números, algumas vezes seguidos por uma letra. Os números representam o mesmo que as primeiras três faixas coloridas de um sistema de identificação por 4 faixas coloridas. A letra representa a tolerância, sendo: M=±20%, K=±10%, J=±5%, G=±2%, F=±1%.

Ilustração: Exemplos de identificação alfanumérica

   Na ilustração acima, o código 473K, representa: 47 x 1000 = 47.000 ohms ou 47KΩ, sendo a tolerância de ±10%, representada pela letra “K”. O código 103 representa: 10 x 1000 = 10.000 ohms ou 10KΩ, sendo que a tolerância neste caso somente poderá ser determinada com segurança checando-se a folha de dados do fabricante.

Associação de Resistores

> Associação Série

   No circuito série, a mesma corrente tem que passar através de todos os componentes em série. Um amperímetro colocado entre quaisquer componentes deste circuito iria indicar a mesma corrente. Já a tensão se divide pelos resistores, sendo que este tipo de ligação pode ser entendido como “divisor de tensão”.

   As características seguintes definem uma associação em série para resistores:

• Os resistores são associados um em seguida da outro, sendo percorridos pela mesma corrente;

• A corrente que circula na associação em série é constante para todos os resistores;

• A queda de tensão obtida na associação em série é a soma total de cada resistor;

• A resistência total obtida pela associação em série de resistor é igual à soma das resistências envolvidas;

• A potência total dissipada é igual à soma da potencia dissipada em cada resistor;

• O resistor de maior resistência será aquele que dissipa maior potência.

Cabe aqui considerar as fórmulas para cálculo da potência:

P = V . I   ou   P = R . I 2

Onde:  P = potência em Watts (W)

 V = tensão em volts (V)

 I = corrente em amperes (A)

R = resistência em ohms (Ω)

   Qualquer que seja o tipo da associação esta sempre resultará numa única resistência total a qual é também designada por resistência equivalente - e sua forma abreviada de escrita é Req ou Rt.

O valor da resistência equivalente para associação série é a soma dos valores das resistências. Num circuito onde tenhamos duas resistências sendo R1 com valor de 100 Ohms e R2 com valor de 20 Ohms, portanto o valor da resistência total é de 120 Ohms, utilizando a formula teremos Req= 100 + 20. Caso haja mais de dois resistores em série basta acrescentar os demais na fórmula e através de uma simples soma obtemos o valor da resistência equivalente:

Req = R1 + R2 + ... + Rn

> Associação Paralelo

   No circuito paralelo, a tensão é a mesma através de qualquer um dos componentes que estejam conectados em paralelo. Um voltímetro colocado entre quaisquer componentes deste circuito iria indicar a mesma tensão. Já a corrente se divide por cada resistor, sendo que este tipo de ligação pode ser entendido como “divisor de corrente”.

Características fundamentais de uma associação em paralelo de resistores:

• Há mais de um caminho para a corrente elétrica;

• A corrente elétrica se divide entre os componentes do circuito;

• A corrente total que circula na associação é a somatória da corrente de cada resistor;

• O funcionamento de cada resistor é independente dos demais;

• A tensão é a mesma em todos os resistores;

• O resistor de menor resistência será aquele que dissipa maior potência.

  A fórmula para o calculo da resistência equivalente (Req) para circuito paralelo com qualquer quantia de resistores e qualquer valor é a que se segue abaixo:

   A resistência equivalente com dois resistores pode ser definido da seguinte forma:

   Analisando as fórmulas acima, percebe-se que caso os valores dos resistores sejam iguais, a resistência equivalente é igual ao valor de uma das resistências dividido pelo número de resistores associados em paralelo.

Leis de Kirchhoff

   As Leis de Kirchhoff são assim chamadas em homenagem ao físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887).

Descobertas em 1845, essas leis são baseadas no princípio da conservação de energia e no fato de que o potencial volta sempre ao seu valor original depois de uma volta completa por uma trajetória fechada.

> Primeira Lei de Kirchoff: Lei das Correntes ou Lei dos Nós

   “A soma das correntes entrando em um nó é igual a soma das correntes saindo deste nó.” O conceito de divisor de corrente habilita-nos a predizer quanta corrente circulará através de cada ramo num circuito paralelo.

Diagrama: Lei das Correntes ou Lei dos Nós

> Segunda Lei de Kirchoff: Lei das Tensões ou Lei das Malhas

   “A soma das quedas de tensão ao longo de qualquer circuito em laço fechado deve ser igual a zero”. Utilizar a lei de Kirchoff das tensões é uma excelente maneira de checar respostas derivadas dos cálculos em laço fechado.

Diagrama: Lei das Tensões ou Lei das Malhas