Resistores

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Informativo técnico Tecnologias dos Componentes Eletrônicos Passivos Prof. MS. Eng. Eduardo J. Nogueira 1.0 - Resistores A oposição que um material oferece à passagem de corrente elétrica recebe o nome de resistência elétrica e sua unidade de medida é o Ohm simbolizado pela letra grega Omega maiúscula (Ω). Resistor é um componente elétrico / eletrônico que tem por finalidade apresentar uma resistência elétrica fixa. As duas maiores finalidades dos resistores nos circuitos são limitar a intensidade da corrente e provocar quedas de tensão. Muitos profissionais usam o termo resistência para designar resistor (um erro muito comum Brasil afora). A figura 1 abaixo mostra os dois símbolos mais usados para resistor. A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) reconhece os dois símbolos. Figura 1 – Símbolos mais utilizados no mundo para resistores A figura 2, abaixo mostra um típico resistor de filme carbônico. Figura 2 – Aparência física de um resistor de filme de carvão Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Nas ilustrações eletrônicas brasileiras (principalmente de revistas) opta-se pelo "retângulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de Física, de Eletricidade e de Eletrônica publicados no Brasil, em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada, que é o padronizado nos Estados Unidos da América e no Japão). Resistores especiais também são usados como transdutores em circuitos sensores. Transdutores são componentes eletrônicos que efetuam conversão de energia de uma modalidade para outra onde, uma delas, é necessariamente energia elétrica. Um simples exemplo é o resistor (erroneamente chamado de resistência) de níquel-cromo que é usado nos chuveiros elétricos para converter energia elétrica em energia térmica. Em muitos circuitos, os resistores são usados para dirigir frações da corrente elétrica para partes particulares do circuito, assim como podem ser usados para controlar o "ganho de tensão" em amplificadores. Resistores também são usados em associações com capacitores para alterar a "constante de tempo RC do circuito" (tempo que o capacitor leva para adquirir ou perder 63% de sua carga, assunto que será visto em outro tópico). A maioria dos circuitos eletrônicos requer a presença de resistores para o correto funcionamento. Assim sendo, é preciso saber alguns detalhes sobre diferentes tipos de resistores e como fazer uma boa escolha dos resistores disponíveis (valores adequados, seja em Ω, kΩ ou MΩ) para aplicações particulares. Figura 3 – Detalhes construtivos de um resistor de filme carbônico A figura 3 mostra detalhes construtivos de um resistor de filme de carbono (carvão). Durante a construção, uma película fina de carbono (filme) é depositada sobre um pequeno cilindro de cerâmica. O filme resistivo é enrolado em hélice por fora do cilindro, tudo com máquina automática, até que a resistência entre os dois extremos fique tão próxima quanto possível do valor que se deseja. São acrescentados terminais (um em forma de tampa e outro em forma de fio) em cada extremo e, a seguir, o resistor é recoberto com uma camada isolante. A etapa final é pintar faixas coloridas transversais para indicar o valor da resistência e a tolerância (tudo automaticamente). Resistores de filme de carbono (popularmente chamados de resistores de carvão) de baixo custo, facilmente disponíveis no comércio, podem ser obtidos com valores de + ou - 10% ou 5% dos valores nominais neles marcados. Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 2 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Resistores de filme de metal (metal film) ou de óxido de metal são feitos de maneira similar aos de carbono, mas apresentam maior precisão em seus valores (podem ser obtidos com tolerâncias de + ou- 2% ou 1% do valor nominal). Há algumas diferenças nos desempenhos de cada um desses tipos de resistores, mas nada tão marcante que afete o uso deles em circuitos simples. Resistores de fio são feitos enrolando fios finos, de liga de níquel-cromo, sobre uma barra ou cilindro cerâmico. Esse tipo de resistor permite a dissipação de potências elevadas (geralmente acima de 5W). resistores de fio não utilizam código de cores pois o calor excessivo que produzem alterariam as cores das faixas (eles apresentam valor e tolerância impressos no corpo). 1.1 - Código de cores RESISTORES DE 4 FAIXAS Cor Valor na 1ª Valor na 2ª Valor na 3ª faixa faixa faixa Preto 0 x1 Marrom 1 1 x 10 Vermelho 2 2 x 100 3 3 x 1000 Laranja 4 4 x 10000 Amarelo Verde 5 5 x 100000 Azul 6 6 x 1000000 Violeta 7 7 x 10000000 8 8 Cinza Branco 9 9 x 0,1 Ouro x 0,01 Prata Tabela 1 – Código de cores para resistores de quatro faixas Valor na 4ª faixa 1% 2% 3% 4% 5% 10% A primeira faixa é o primeiro algarismo significativo, a segunda faixa é o segundo algarismo significativo, a terceira faixa é o multiplicador e a quarta é a tolerância. Vamos explicar através de exemplos. Ex 1: Veja o resistor da figura 4. A primeira faixa é marrom, a segunda é preta, a terceira é vermelha e a quarta é ouro. 1 0 x 100 ± 5% R = 1000Ω ± 5% ou seja o resistor pode ter um valor entre 950 e 1050Ω. o primeiro algarismo significativo é 1, o segundo é 0 e o multiplicador é 100 (102). Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 3 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Figura 4 – Resistor de 1000Ω ou 1k Ex 2: Na figura 5 temos um resistor cuja seqüência de cores dos anéis é laranja, laranja, preto e dourado (ouro). R = 3 3 x 1 ± 5% R = 33Ω, mais conhecido comercialmente como resistor de 33R. Devido à tolerância, o valor do mesmo pode variar de 31,35Ω a 34,65Ω (∆R = 5% = 1,65Ω). Figura 5 – resistor de 33R Ex 3: Figura 6 – Resistor de 6,8Ω ou 6R8 com tolerância de 10% (prata na quarta faixa). Ex 4: Figura 7 – Resistor de 6,8MΩ ou 6M8 com tolerância de 5% (ouro na quarta faixa). Em http://www.areaseg.com/sinais/resistores.html é disponibilizado um calculador de valores de resistores online onde você fornece as cores e o programa te dá o valor do resistor imediatamente, porém o melhor é você memorizar o código de cores e aprender a utilizá-lo (em muitos lugares você não terá disponível um computador conectado à Web). Obs: Se você encontrar um resistor com apenas três faixas coloridas, significa que a tolerância do mesmo é de 20%. Esses resistores deixaram de ser fabricados há mais de vinte anos, se você deparar com um desses, ele será muito antigo. Até os de tolerância 10% (prata) já são muito raros de serem encontrados. Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 4 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Figura 8 – Resistor de 750R com tolerância de 20% (nada na quarta faixa). Peça de museu. Valores comerciais de resistores fabricados no Brasil TABELA RETMA A tabela RETMA é adotada pelos fabricantes a fim de padronizar os valores comerciais de componentes eletrônicos. É útil ter noção dos valores disponíveis no mercado ao se projetar um circuito novo. Por exemplo, se desejo obter uma resistência de 2 Ω, devo saber que não existe um resistor comercial com esse valor. Logo, deve optar-se por uma associação em série de dois resistores de 1 Ω. Os valores comerciais de resistores são potências de 10 multiplicadas pelos valores abaixo. 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82 Lista dos dois primeiros algarismos significativos: 10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82 Ex: 820Ω é valor comercial: 82 x 10 Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 5 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS 1k2 é valor comercial: 12x102 1Ω é valor comercial: 10 x 10-1 250Ω não é valor comercial (25 não consta tabela RETMA) 1.2 – Resistores de 5 e 6 faixas Quando o resistor é de precisão, apresenta 5 faixas coloridas. Como a última faixa destes resistores normalmente é marrom ou vermelha, pode haver uma confusão a respeito de onde é o lado certo para iniciar a leitura, já que a primeira faixa que representa o valor do resistor também pode ser marrom ou vermelha. Sendo assim, a exemplo do resistor de 4 listras coloridas, o melhor fazer é observar a faixa que está mais próxima do extremo do resistor. Esta será a primeira faixa, por onde se deve iniciar a leitura. Outra dica é verificar a faixa que está mais afastada das outras. Esta é a última faixa de cor. A leitura nestes resistores é semelhante à dos resistores com 4 cores, mas é adicionada mais uma cor no início, fazendo existir mais um algarismo significativo na medição. Assim, os três primeiros dígitos são os algarismos significativos, o que confere maior precisão na leitura. O quarto é o elemento multiplicador. O quinto dígito é a tolerância e o sexto dígito (quando existir) fará referência ao coeficiente de temperatura, ou seja, como a resistência varia de acordo com a temperatura ambiente. Este último valor é dado em PPM (partes por milhão). RESISTORES DE 5 FAIXAS Cor Valor na 1ª Valor na 2ª Valor na 3ª Valor na 4ª Valor na faixa faixa faixa faixa 5ª faixa Preto 0 0 x1 Marrom 1 1 1 x10 1% Vermelho 2 2 2 x100 2% Laranja 3 3 3 x1000 Amarelo 4 4 4 x1000 5 5 5 Verde Azul 6 6 6 Violeta 7 7 7 Cinza 8 8 8 9 9 9 Branco Ouro x0,1 5% x0,01 10% Prata Tabela 2 – Código de cores para resistores de cinco faixas Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 6 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS RESISTORES DE 6 FAIXAS Cor Valor na Valor na Valor na 3ª Valor na Valor na Valor na 1ª faixa 2ª faixa faixa 4ª faixa 5ª faixa 6ª faixa Preto 0 0 x1 Marrom 1 1 1 x10 1% 100ppm Vermelho 2 2 2 x100 2% 50ppm Laranja 3 3 3 x1000 15ppm Amarelo 4 4 4 x1000 25ppm 5 5 5 Verde Azul 6 6 6 10ppm Violeta 7 7 7 5ppm Cinza 8 8 8 Branco 9 9 9 1ppm Ouro x0,1 5% x0,01 10% Prata Tabela 3 – Código de cores para resistores de seis faixas OBS: Existem no comércio brasileiro resistores fabricados na China e na Coréia com uma quinta faixa preta. Isto não significa uma tolerância de 0%. Estes resistores são lidos só pelas quatro primeiras faixas, a última (sendo preta) apenas informa que a potência que o resistor pode dissipar é de 0,5W embora suas dimensões físicas sejam as mesma de um resistor e 0,25W (1/4 W). 1.3 - Resistores SMD À medida que o tempo passa, menores são os equipamentos e, naturalmente, os componentes internos também acompanham esta diminuição do tamanho. Hoje, dentro desta filosofia, são encontrados facilmente resistores SMD nos aparelhos eletrônicos. Estes resistores são soldados na superfície da placa e, por serem muito pequenos, possuem números impressos no corpo, obedecendo à mesma idéia de contagem, porém com números ao invés de cores. Ex: 123 escrito no corpo do resistor, trata-se de um resistor de 12kΩ, ou seja, 1000 ou 12 x 103. 12 x Figura 9 - Resistor smd de precisão de 1000KΩ ou 1MΩ. Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 7 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Figura 10 - Resistor smd de 330kΩ. Os resistores para montagem em superfície (SM ou Surface Mounting) da tecnologia SMD (Surface Mounting Devices) possuem um código de 3 ou 4 dígitos na sua configuração mais comum, conforme mostram as figuras 9 e 10. Nesse código (figura 10), os dois primeiros números representam os dois primeiros algarismos significativos da resistência, no caso 33. O terceiro dígito significa o fator de multiplicação ou número de zeros ou expoente da base 10 que deve ser acrescentado. No caso 0000. Ficamos então com 330.000 ohms ou 330 k ohms. Para resistências de menos de 10 ohms pode ser usada a letra R tanto, para indicar isso como em lugar da vírgula decimal. Assim, podemos 10R para 10 ohms ou 4R7 para 4,7 Ohms. Em certos casos, com resistores na faixa de 10 a 99 ohms podemos ter o uso de apenas dois dígitos para evitar confusões: por exemplo, 33 ou 56 para indicar 33 ohms ou 56 ohms. Também existem casos em que o k (quilo) e M (mega) é usado em lugar da vírgula. Exemplos de códigos de 3 digitos Exemplos de códigos de 4 dígitos 120 é 12 ohms, e não 120 ohms 1000 é 100 e não 1000 ohms 391 é 390 ohms 4992 é 49900 ohms, ou 49K9 563 é 56 000 ohms 1623 é 162 000 ohms, ou 162K 105 é 1 000 000 ohms, ou 1 M ohms 0R56 ou R56 é 1,56 ohms 6R8 é 6,8 ohms Tabela 4 Para resistores com 1% de tolerância foi criada uma nova codificação conhecida por EIA-90. Essa codificação consiste num código de três caracteres. Os dois primeiros dígitos dão os três dígitos significativos da resistência, conforme uma tabela 5 que deve ser consultada e que é dada a seguir. Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 8 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Código Valor Có- Vadigo lor Có- Vadigo lor Có- Vadigo lor Có- Vadigo lor Có- Vadigo lor 01 100 17 147 33 215 49 316 65 464 81 681 02 102 18 150 34 221 50 314 66 475 82 698 03 105 19 154 35 226 51 332 67 487 83 715 04 107 20 158 36 232 52 340 68 499 84 732 05 110 21 162 37 237 53 348 69 511 85 750 06 113 22 165 38 243 54 357 70 523 86 768 07 115 23 169 39 249 55 365 71 536 87 787 08 118 24 174 40 255 56 374 72 549 88 806 09 121 25 178 41 261 57 383 73 562 89 825 10 124 26 182 42 237 58 392 74 476 90 845 11 127 27 187 43 274 59 402 75 490 91 866 12 130 28 191 44 280 60 412 76 604 92 887 13 133 29 196 45 287 61 422 77 619 93 909 14 137 30 200 46 294 62 432 78 634 94 931 15 140 31 205 47 301 63 442 79 649 95 953 16 143 32 210 48 309 64 453 80 665 96 976 Tabela 5 O terceiro símbolo é uma letra que indica o fator de multiplicação. As letras para o fator de multiplicação são dadas na tabela 6. Mult Letra F 100 000 E 10 000 D 1 000 C 100 B 10 A 1 Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 9 Goiânia-GO X ou S 0.1 Y ou R 0.01 www.alfa.br ENGENHARIAS Tabela 6 Por exemplo, um resistor com a marcação 22A é um resistor de 165 ohms. Um resistor com a marcação 58C é um resistor de 49900Ω (49,9 k) e 43E é um resistor de 2740000 (2,74 M). Esse tipo de código se aplica apenas a resistores de 1% de tolerância. As figuras 9 e 10 mostram os resistores smd muito ampliados em relação às suas dimensões reais. As figuras 11 e 12 dão uma melhor noção de quão pequenos são esses componentes. Figura 11 Figura 12 1.4 Resistores de potência Geralmente, são classificados como resistores de potência, aqueles fabricados para dissiparem potência maior ou igual a 5W. A maioria deles é fabricada com fio de uma liga de níquel/cromo enrolada sobre uma base isolante. Daí serem também conhecidos como resistores de fio. Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 10 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Figura 12 – Resistores de 5 e 10W Figura 13 - Resistores para potências mais elevadas Figura 14 – Resistores de potência com dissipador 1.5 – Potenciômetros Potenciômetros são resistores ajustáveis. Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 11 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS Figura 15 – Potenciômetros de carvão, juntamente com os knobs. Figura 16 – Símbolos esquemáticos do potenciômetro Figura 17 – Potenciômetros de alta potência (de fio) Legenda para o potenciômetro de fio da figura 17 à esquerda: 1. Pista 2. Base isolante 3. Cursor 4. Eixo 5. Terminal de extremo de pista 6. Terminal do cursor 7. Grampo de fixação do eixo Prof. Msc. Eduardo J. Nogueira Página 12 Goiânia-GO www.alfa.br ENGENHARIAS 8. Mancal 9. Terminal de extremo de pista 10. Chapa de cobre do cursor Os potenciômetros miniatura são chamados de Trimpot. Figura 18 – Trimpots comuns (vertical e horizontal) Figura 19 – Trimpots de precisão (multivoltas) Prof. Msc. 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