I.
DIVISOR DE TENSIÓN
Un divisor de voltaje es un conjunto de resistencias o resistencias equivalentes montadas en serie. La tensión de la fuente se reparte en cada una de ellas para alimentar a un aparato con una tensión más pequeña que la que proporcionan las pilas o baterías disponibles. Un ejemplo práctico es el de una calculadora, que necesita una pila de 3 V, pero se dispone de una pila de 9 V. Una buena solución consiste en construir un divisor de tensión, que convierta los 9 V de la pila en los 3 V que necesita la calculadora.
Fig. 1. Divisor de Tensión.
APLICACIONES Los divisores de voltaje tienen muchas aplicaciones, se encuentran entre los circuitos eléctricos más comunes que los ingenieros utilizan. Éstos son algunos de los muchos lugares donde se pueden encontrar divisores de tensión: 1.
Potenciómetro
Es una resistencia variable que se puede utilizar para crear un divisor de voltaje ajustable. En el interior del potenciómetro hay una sola resistencia y una aguja, la cual corta la resistencia en dos y se mueve para ajustar la relación entre las dos mitades. Externamente hay por lo general tres pines: dos pines conectados a cada extremo de la resistencia, mientras que el tercero se conecta a la aguja del potenciómetro.
Fig. 2. Diagrama de potenciómetro y sus partes.
Fig. 3. Medidas tomadas en multímetros (configurados como ohmímetros) al mover el indicador del potenciómetro. Los potenciómetros que encontramos en el mercado vienen con un valor de resistencia determinado. Estos valores han sido estandarizados y solamente encontraremos valores de resistencia específicos, por ejemplo 1K, 5K, 10k, 50k, 100k, etc. y tienen muchas aplicaciones. Se pueden utilizar para crear un voltaje de referencia, ajustar las estaciones de radio, medir la posición en un joystick, o en muchas otras aplicaciones que requieren un voltaje de entrada variable.
2.
Lectura de Sensores Resistivos
Muchos sensores en el mundo real son dispositivos sensibles de constitución simple. Una fotocelda es una resistencia variable, que produce una resistencia proporcional a la cantidad de luz que detecta. Otros dispositivos como los sensores de flexión, resistencias sensibles a la fuerza (galgas) y termistores, también son resistencias variables. Resulta que para los microcontroladores (Arduino por ejemplo) es más sencillo medir el voltaje que la resistencia. Pero, mediante la adición de otra resistencia a los sensores resistivos, podemos crear un divisor de voltaje para poder medir este. Una vez conocida la salida del divisor de voltaje, se puede calcular la resistencia del sensor.
Fotorresistencia: Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR (Light Dependent Resistor). Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. La resistencia de la fotocelda varía entre 1 kΩ en la luz y 10 kΩ en la oscuridad. Si se combina eso con una resistencia estática en un punto intermedio (por ejemplo 5.6 kΩ), se puede obtener un amplio rango del divisor de voltaje.
Fig. 4. La fotocelda constituye la mitad de este divisor de voltaje. El voltaje se mide para encontrar la resistencia del sensor de luz.
3.
Termistor: Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor: NTC (Negative Temperature Coefficient) Coeficiente de temperatura negativo. PTC (Positive Temperature Coefficient) Coeficiente de temperatura positivo. Cuando la temperatura aumenta, los tipo PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen.
Cambios de Nivel
Sensores más avanzados pueden transmitir sus lecturas utilizando interfaces seriales. Muchos de esos sensores operan a un voltaje relativamente bajo, con el fin de conservar energía. Por desgracia, no es raro que estos sensores de bajo voltaje se interconecten con un microcontrolador que funciona con un voltaje superior. Esto conduce a un problema de cambio de nivel, que tiene varias soluciones entre ellas el divisor de voltaje. Por ejemplo, un acelerómetro ADXL345 permite un voltaje máximo de entrada de 3.3 V, por lo que si se trata de interactuar con un Arduino (generalmente operando a 5 V), será necesario hacer algo para reducir la señal de 5V a 3.3V. Todo lo que se necesita es un par de resistencias cuya relación dividirá una señal de 5V a 3.3V. Las resistencias en el rango de 1 kΩ – 10kΩ son generalmente las mejores para tal aplicación, se debe tener en cuenta que esta solución sólo funciona en una dirección. Un divisor de voltaje por sí solo nunca será capaz de modificar un voltaje bajo a uno más alto.
Fig. 5. Este es un ejemplo de divisores de voltaje en un Protoboard, para cambiar el nivel de señales de 5V a 3.24 V.
4.
Computadora
Una aplicación del divisor de voltaje es una computadora que se necesita proveer de voltajes específicos, en principio un PC utiliza 12 V, 5 V, 3.3 V y voltajes inferiores, regulados directamente por la placa base.
Procesador: Entre 1.8 V y 1.40 V, suministrados a través de la placa base. Tarjetas gráficas: Suelen necesitar entre 3.3 V y 5 V para la transmisión de señal. Disco Duro: Utiliza 5 V para procesamiento de datos y transmisión de señal y 12 V para motores, suministrados directamente de la fuente de alimentación. Lector de DVD: Utiliza 5 V para procesamiento de datos y transmisión de señal y 12 V para motores, suministrados directamente de la fuente de alimentación. Puertos USB: Suministran 5 V, dependiendo el consumo del periférico conectado.
Ventiladores: Suelen trabajar a 12 V o a 5 V, suministrados en unos casos a través de la placa base y en otros directamente de la fuente de alimentación.
Fig. 6. Circuito sencillo de una fuente. Esto se logra por medio de los componentes de estado sólido que conforman la fuente de voltaje.
II.
DIVISOR DE CORRIENTE
Es una distribución de elementos electrónicos presentes en un circuito eléctrico que permiten la fragmentación de la corriente eléctrica, es decir, divide la corriente dependiendo la configuración de los dispositivos; comúnmente se usan resistores de corriente para dicha fragmentación, conectadas en paralelo, a diferencia del divisor de voltaje que la conexión de los elementos es en serie.
Fig. 8. Divisor de Corriente.
APLICACIONES En el caso del divisor de corriente, no hay muchas aplicaciones conocidas, o son poco comunes. 1.
Centro de Cómputo
Una aplicación donde se provee de 120V a cada uno de los servidores, procurando distribuir la corriente entre todas las cargas, sin exceder el 80% de capacidad de la protección termo magnética de 20 A que es 0.8 x 20 = 16 A.
2.
Luces Navideñas
Estas son pequeños bulbos incandescentes, que se conectan a la corriente de 120 V. Para que funcionen deben de estar conectados en serie. Si se multiplica 2.5 V por 48 focos, se
obtienen los 120 V, actualmente las series añaden dos focos más, sin embrago, agregarlos aumenta muy poco la corriente.
Fig. 7. Circuito en serie con 50 bulbos. Para las series de 100 o 150 luces, simplemente se conectan dos o tres grupos de 50 bulbos en paralelo.
Actualmente si se funde un foco, los demás prenden; pero si se quita, se rompe el circuito y se apagan. Este mecanismo se logra mediante un conductor interno dentro de cada foco sujeto de dos postes dentro del bulbo. Este conductor tiene un recubrimiento que da buena resistencia; cuando el filamento se rompe, el calor causado por la corriente quema el recubrimiento y reduce la resistencia dejando pasar la corriente, de esta manera no se rompe el circuito. Sin embargo si se afloja o cae un bulbo, el grupo de 50 focos se apaga.
