componentes electrónicos - resistências

Tecnologia de componentesTecnologia de componentes

ResistênciasResistências

António Henriques

No final da unidade, deve conseguir:

Identificar os vários tipos de resistências;

Caracterizar os vários tipos de resistências, através da consulta de

catálogos;

Identificar as caraterísticas de resistências, através dos códigos de

marcação;

Verificar o valor de resistências, utilizando o multímetro;

Descrever as causas possíveis de avarias em resistências.


Classificação (1)


Fotorresistências (LDR)

Varístores (VDR)

Termístores (PTC e NTC)

Resistências não lineares

Resistências de ajuste (Trimmers)

Reóstatos

Potenciómetros

Resistências variáveis

Bobinadas

Não bobinadasResistências fixas lineares

Classificação (2)


smd(componentes de montagem em superfície)

inserção

Montagem

Classificação (3)


BobinadasFio de material resistivo enrolado sobre um suporte cerâmico cilíndrico.

Filme de oxido metálicoPelícula de oxido metálico depositada sobre uma vareta de cerâmica.

Filme metálicoPelícula metálica depositada sobre uma vareta de cerâmica.

Filme de carbonoPelícula de carbono depositada sobre uma vareta de cerâmica.

Aglomerado de carbonoMistura de pó de carbono, baquelite e um aglomerante. Moldadas por um tubo de baquelite.

Materiais


Símbolos gráficosPublicação CEI 117 - 6

Resistência variável com a luz - LDR

Resistência variável com a temperatura. Coeficiente de temp. negativo - NTC

Resistência variável

Resistência variável com a tensão - VDR

PotenciómetroResistência pura

Resistência variável com a temperatura. Coeficiente de temp. positivo - PTC

Resistência ajustável (trimmer)

Resistência valor fixo

- t º

Características:

Resistência nominal;

Tolerância;

Coeficiente de temperatura;

Potência nominal;

Tensão máxima / Resistência crítica;

Comportamento em alta frequência;

Ruído.


Resistência nominal (1)O valor óhmico da resistência depende das características do material (resistividade) e da sua geometria (l/S)


R – Resistência [Ω]

ρ – Resistividade, propriedade do material [Ω]l – Comprimento [cm]

S – Secção de condução (t x d) [cm2]

O valor da resistência exprime-se em Ohm [Ω]; é usual o recurso aos múltiplos KΩ (103 Ω) e MΩ (106Ω).


Resistência nominal (2)O IEC (Comité Electrotécnico Internacional), a EIA (Electronic Industries

Alliance) e outras organizações de normalização definiram os valores standard

com que são fabricadas as resistências. Estes valores estão agrupados em

conjuntos designados por Séries.

O quadro mostra o exemplo de três Séries: E6, E12, E24 e E48. Estes valores

multiplicados por uma potência de 10 dão-nos os valores possíveis que se

podem encontrar para as resistências.

Por exemplo: 22x100=22Ω,

22x101=220Ω

22x102=2,2KΩ


Resistência nominal (3)Valores normalizados das Séries E6, E12, E24 e E48.

918275686256514743393633302724222018161513121110E24

826856473933272218151210E12

684733221510E6

953909866825787750715681649619590562

536511487464442422402383365348332316

301287274261249237226215205196187178

169162154147140133127121115110105100

E48

TolerânciaA tolerância indica-nos o intervalo de valores à volta do valor nominal que a resistência pode tomar.As tolerâncias também são normalizadas e estão associadas às séries:


15 18 22 33

16,2 19,8 24,2 24,3 29,7 36,3

Alguns valores da série E12 - Tolerância ±10%

15 18 22 33

39

39

27

2716 20 24 30 36

Alguns valores da série E24 - Tolerância ±5%

E3 50% de tolerância E6 20% de tolerância

E12 10% de tolerânciaE24 5% de tolerância E48 2% de tolerância

E96 1% de tolerânciaE192 0.5, 0.25, 0.1% de tolerância.

Coeficiente de temperatura (1)A resistividade eléctrica de um material é uma função da temperatura, logo o valor óhmico de uma resistência varia com a temperatura.


=α =∆R

R∆Τ

R2 – R1

R1(t2 – t1)[K -1] Considerando α = const.

R(T) = RN [1 + α ( T – TN )] α – coeficiente de temperaturaR(T) – resistência à temperatura T

RN – resistência nominal à temperatura de 25 ºC

T – temperatura

TN – temperatura de 25 ºC


Coeficiente de temperatura (2)Os fabricantes indicam normalmente o valor do coeficiente de temperatura (TCR) em ppm/ºK; o valor da resistência para uma dada temperatura édado pela expressão:

R = Rnom [1 + ppm x 10-6(TA - Tref)]

em que Rnom define o valor nominal da resistência à temperatura de referência, Tref .

Uma resistência com um TCR de 100 ppm aumenta o seu valor em 0.1%, quando a temperatura aumenta 10 ºC, e 1% quando a temperatura aumenta 100 ºC.


4 bandas – AB x D ± E %5 bandas – ABC x D ± E %6 bandas – ABC x D ± E %, F

±10% 0.01Prateado

±5%0.1Dourado

9 9 9 Branco

8 8 8 Cinzento

±0.1% 10M7 7 7 Violeta

±0.25% 1M6 6 6 Azul

±0.5% 100k5 5 5 Verde

25 ppm10k4 4 4 Amarelo

15 ppm1k3 3 3 Laranja

50 ppm±2% 1002 2 2 Vermelho

100 ppm±1% 10 1 1 1 Castanho

1 0 0 0 Preto

Coeficiente de Temperatura "F" Tolerância "E" Multiplicador "D" "C" "B" "A" Cor

Códigos de marcação (1)Código de cores


Códigos de marcação (2)Código de cores

174x102 ± 0.5% , 17.4 KΩ

562x103 ± 0.25% , 562 KΩ , CT – 100 ppm º C-1

237x100 ± 1% , 237 Ω

15x104 ± 2% , 150 KΩ

27x102 ± 5% , 2.7 KΩ


Código alfanuméricoOs caracteres “R”, “K” e “M” substituem o separador decimal num número composto por dois ou três dígitos.

Código numéricoÉ usada uma sequência de três ou quatro dígitos em que o último é o expoente do factor de multiplicação (potência de 10).

Códigos de marcação (3)

± 20%± 10%± 5%± 2%± 1%± 0.5%± 0.25%± 0.10%

MKJGFDCBTolerância

250150100502515

XGZCDYCoeficiente de temperatura [ppm/ºC]



330 Ω ± 2%

10 x 103 Ω, 10 KΩ

4.7 Ω ± 5%

1.5 MΩ ± 5%

27 KΩ ± 10%

100 Ω ± 10%

0.47 Ω ± 20%



Valores normalizados para resistências S.M.D.

Códigos EIA-96, tolerância 1%

9769673284549724126030948232361742413012

9539571583536714025930147226351692312711

9319469882523703925829446221341652212410

9099368181511693835728745215331622112109

8879266580499683745628044210321582011808

8669164979487673655527443205311541911507

8459063478475663575426742200301501811306

8258961977464653485326141196291471711005

8068860476453643405225540191281431610704

7878759075442633325124939187271401510503

7688657674432623245024338182261371410202

7508556273422613164923737178251331310001

ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.



Valores normalizados para resistências S.M.D.

10 %5 %2 %Tolerância

8206091048300369102430012

6805982047270358202327011

5605875046240347502224010

4705768045220336802122009

3905662044200326202020008

3305556043180315601918007

2705451042160305101816006

2205347041150294701715005

1805243040130284301613004

1505139039120273901512003

1205036038110263601411002

1004933037100253301310001

ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.ValorCód.

105F

104E

101B

103D

102C

100A

10-1X ou S

10-2Y ou R

Multiplicador

Resistências com tolerância de 1 %: a letra relativa ao multiplicador vem depois do código.

Resistências com tolerâncias de 2 %, 5 % e 10 %: a letra relativa ao multiplicador antecede o código.



510103

180102

330100

499102

274104

165100

510 KΩ ± 2%

18 KΩ ± 5%

330 Ω ± 10%

49,9 KΩ ± 1%

2,74 MΩ ± 1%

165 Ω ± 1%

2 %

5 %

10 %

1 %

1 %

1 %

55 →A →

18 →D →

31 →C →

68 →C →

43 →E →

22 →A →

Potência nominalA corrente eléctrica, ao passar pela resistência, provoca a libertação de energia térmica (efeito de Joule). A máxima potência que a resistência pode dissipar em funcionamento normal, sem sofrer uma degradação irreversível das suas propriedades, designa-se potência nominal.


A capacidade de dissipação térmica das resistências depende de dois factores: temperatura do ambiente e resistência térmica (Rth).

A resistência térmica depende das dimensões físicas das resistências (superfície em contacto com o ar) e das condições de montagem.

th

amb

RTTP −

= maxmax


Potência nominal (2)

inchesmm

0.022 ± 0.0020.56 ± 0.05

1.10 ± 0.1228.0 ± 3.0

0.09 ± 0.012.3 ± 0.2

0.26 ± 0.026.5 ± 0.50.5WCFM

1/2

inchesmm

0.018 ± 0.0020.45 ± 0.05

1.10 ± 0.1228.0 ± 3.0

0.07 ± 0.011.8 ± 0.2

0.13 + 0.01/-03.2 + 0.2/-00.25WCFM

1/4

inchesmm

0.031 ± 0.0040.80 ± 0.1

1.18 ± 0.1230.0 ± 3.0

0.20 ± 0.025.0 ± 0.5

0.59 ± 0.0415.0 ± 1.02WCF 2

inchesmm

0.031 ± 0.0040.80 ± 0.1

1.18 ± 0.1230.0 ± 3.0

0.18 ± 0.024.5 ± 0.5

0.43 ± 0.0411.0 ± 1.01WCF 1

inchesmm

0.024 ± 0.0020.60 ± 0.05

1.10 ± 0.1228.0 ± 3.0

0.11 ± 0.022.7 ± 0.5

0.33 ± 0.028.5 ± 0.500.5WCF 1/2

inchesmm

0.022 ± 0.0020.56 ± 0.05

1.10 ± 0.1228.0 ± 3.0

0.09 ± 0.012.3 ± 0.2

0.26 ± 0.026.5 ± 0.50.25WCF 1/4

inchesmm

0.018 ± 0.0020.45 ± 0.05

1.10 ± 0.1228.0 ± 3.0

0.07 ± 0.011.8 ± 0.2

0.13 + 0.01/-03.2 + 0.2/-00.125WCF 1/8

UnitsD Lead Diameter

C Lead Length (Bulk)

B Body DiameterA Body Length

Power Rating (Watts)@ 70°C

Type

Dimensões físicas de resistências de filme de carbono.(Fonte: catálogo Stackpole Electronics, Inc. (SEI))

Tensão máxima / Resistência crítica


RPV ⋅=

N

NCRÍTICA P

VR2

=

A utilização das resistências está condicionada por constrangimentos que se relacionam com a potência dissipada e a tensão aplicada aos seus terminais.

Tensão nominal é a máxima tensão instantânea que se pode aplicar aos terminais da resistência sem provocar a sua ruptura.

Resistência crítica é o valor óhmico numa série em que à temperatura ambiente coincidem as limitações relativas à potência nominal e à tensão nominal.

Para valores iguais ou superiores à resistência crítica, a utilização édeterminada pela tensão nominal; para valores inferiores deve levar-se em conta a potência nominal.


Comportamento em alta frequência

Em altas frequências as resistências apresentam, em conjunto com o seu valor óhmico puro, uma componente capacitiva e indutiva (reactância capacitiva e indutiva) devido aos métodos construtivos utilizados no seu fabrico.

Fonte: Vishay

Em geral pode classificar-se o seu comportamento, como:

1. Resistências < 100 W – predomínio da componente indutiva

2. Resistências entre 100 W e 470 W – componente reactiva pouco significativa

3. Resistências > 470 W – predomínio da componente capacitiva


Ruído

Quando se aplica uma tensão a uma resistência, é gerada uma tensão parasita de ruído. Pode ter duas origens:

- ruído branco ou ruído Johnson, devido à agitação térmica dos electrões;- ruído de corrente, provocado pela passagem de corrente.

O valor relativo da tensão de ruído exprime-se em µV/V, e é independente do valor da tensão contínua aplicada.

Os seus valores correntes situam-se entre 0,001 µV/V e 10 µV/V


Resistências variáveis (1)São constituídas por uma película de material resistivo, depositada sobre uma superfície isolante (baquelite, cerâmica, etc.), ou por um fio enrolado sobre um núcleo isolante, sobre o qual se pode fazer deslizar um contacto. Assim, podem obter-se diferentes valores de resistência entre os extremos e o ponto de apoio do contacto.

12

3

As resistências variáveis são classificadas com:

- potenciómetros;

- reóstatos;

- resistências ajustáveis (trimmers).

1

3

R12 + R23 = R13


Resistências variáveis (2)

Ligação como divisor potenciométrico

A tensão de saída depende da posição do cursor (ajuste da tensão)

Ligação como reóstato

A intensidade da corrente depende da posição do cursor (ajuste da corrente)



Potenciómetros

São resistências que permitem ao utilizador ajustar o seu valor em qualquer altura, dependendo das necessidades de funcionamento do equipamento.

A sua montagem faz-se por inserção e soldadura no circuito impresso ou ligação através de cablagem.

ALPS ELECTRONIC CO., LTD

ARAGONESA de COMPONENTES PASIVOS, S.A.




Leis de variação da resistência.

A forma geométrica da película de material resistivo, depositada sobre o substrato isolante, determina a maneira como varia o valor da resistência ao longo do percurso feito pelo cursor (contacto móvel).

As leis normais de variação são a Linear (A), a Logarítmica (B) e a antilogarítmica (C).

A pedido, os fabricantes produzem potenciómetros com leis de variação ajustadas às necessidades.



Resistências de ajuste (trimmer)

MURATA MANUFACTURING CO., LTA

São resistências que permitem o ajuste do valor da resistência, por forma a calibrar o funcionamento dos circuitos, e não estão acessíveis aos utilizadores.

No que respeita à montagem, podem ser de inserção ou SMD. Relativamente à posição, podem ser de montagem vertical ou horizontal.



Resistências não lineares (1)

Consideram-se resistências não lineares aquelas cujo valor varia de forma significativa, em função de certas acções físicas.

Termístores – variação com a temperatura

NTC – coeficiente de temperatura negativo

PTC – coeficiente de temperatura positivo

Varístores – variação com a tensão VDR

Fotorresistências – variação com intensidade luminosa



Termístores

As resistências PTC usam-se na zona em que sua característica apresenta maior linearidade. A sua resistência aumenta de forma muito significativa com a temperatura.

Nas NTC, o valor da resistência diminui com o aumento da temperatura


Resistências não lineares (3)Termístores – PTC

Aplicações

Indicadores de nível

Sensor de Nível

Pequenos aquecedoresTermóstatos

Aquecedores

Protecção de motoresProtecção conta sobreaquecimento

Limite de temperatura

Arranque de motoresDesmagnetizaçãoAtraso de tempo

Comutação

Protecção contra sobreaquecimento Medição e Controlo

TemperaturaProtecção de curto-circuito e de sobrecarga

Fusível

Sensor de TemperaturaPTC Termístor de Potência

Fonte: EPCOS, AG

Nanjing Shiheng Electronics Co., Ltd




Termístores – NTC

Aplicações

Medição de temperatura em automação e controlo.

Compensação de temperatura em circuitos electrónicos.

Limitação de correntes de arranque de cargas indutivas e capacitivas.



Varístor - VDR

Estes componentes apresentam uma resistência muito elevada para tensões baixas e resistência muito pequena para tensões elevadas.

Característica típica Fonte: Vishay

A sua aplicação mais importante é na protecção contra sobre tensões.

Vatronics Technologies, Ltd



Fotorresistência – LDR

Estes componentes apresentam uma resistência bastante elevada no escuro, e bastante baixa quando iluminadas. Aplicam-se no controlo de iluminação,

barreiras luminosas e na medição da intensidade luminosa (fotómetros, câmaras fotográficas e de filmar).

PerkinElmer optoelectronics


Ensaios

A medição da resistência é feita com um multímetro na função ohmímetro ou ponte de Wheatstone.

No caso da medição no circuito, é necessário que o mesmo não esteja alimentado e que não existam outros componentes em paralelo com a resistência a medir.

Rd desconhecida

Rp padrão

Ra

Rb

Fonte de tensão

Ajustando-se Ra e Rb de forma a que o galvanómetro indique 0 A. Temos:

p

d

b

a

RR

RR

=

Logo:

b

apd R

RRR =


Defeitos

• Aquecimento excessivo com fusão no centro da resistência.• Esforços mecânicos que originem fracturas.• Casquilhos dos terminais soltos, devido a montagem defeituosa

Circuito aberto

• Separação das partículas de carbono por influência do calor, tensão ou humidade.

Elevação do valor

Aglomerado de carbono

Causa provávelDefeitoTipo


Defeitos

• Fractura do fio devido a temperaturas elevadas que provoquem a sua fusão;• Corrosão do fio devido a acção electrolítica por absorção de humidade;

Circuito abertoBobinadas

• Contacto defeituoso dos terminais, devido a esforços mecânicos por montagem incorrecta.Ruído elevado

• Desintegração da película devido a temperaturas ou tensões elevadas.Circuito abertoFilme de:

- carbono;- metálico;- óxido metálico

Causa provávelDefeitoTipo

Referências


Murata Manufacturing CO., LTA

Aragonesa de Componentes Pasivos, S.A.

Vatronics Technologies, Ltd


Epcos

Catálogo em PDF

Catálogo em PDF

Vitrohm / Yageo Europe GmbH

Vishay

State of the Art, Inc.

Stackpole Electronics, Inc. (SEI)

Ohmite Mfg. Co.

Ohmcraft

NIC Components Corp.

Liean-Gimn Enterprise Co.,Ltd

Bourns

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