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Divisor de Voltaje

Análisis de Circuitos 0
Divisor de voltaje, fórmula y aplicaciones
¿Qué es el divisor de voltaje?

Un divisor de voltaje es un circuito simple que convierte un voltaje grande en uno más pequeño. Usando únicamente dos resistencias en serie, puede crear un voltaje de salida que es una fracción del voltaje de entrada. Los divisores de voltaje son uno de los circuitos fundamentales en electrónica.

El método de divisor de voltaje también es utilizado como una alternativa a la Ley de Ohm para sacar el voltaje de una resistencia de una manera más exacta.

Este método se utiliza únicamente en circuitos con una fuente de voltaje conectada en serie a dos o más resistencias.

Puede encontrar divisores de voltaje dibujados de diferentes maneras, pero siempre deberán ser esencialmente el mismo circuito.

Fórmula

La ecuación del divisor de voltaje supone que conoce tres valores del circuito: el voltaje de entrada (Vf ) y ambos valores de resistencia (R1 y R2). Dados estos valores, utilice la siguiente ecuación para encontrar el voltaje de salida (VRx ):

\Large{V_{Rx}=\frac{R_x}{R_{eq}}V_f}

Donde:

Rx : Es igual a la resistencia a la que se desea obtener su voltaje
Req : Es igual a la resistencia equivalente del circuito
Vf : Es igual al voltaje total o de entrada del circuito

Esta ecuación establece que el voltaje de salida de la resistencia (VRx ) es directamente proporcional al voltaje final (Vf ) y la resistencia equivalente (Req ).


Aplicaciones

Los divisores de voltaje tienen muchas aplicaciones, se encuentran entre los circuitos más comunes que utilizan los ingenieros electrónicos. Estos son solo algunas de las muchas aplicaciones donde encontrará divisores de voltaje:

Potenciómetros

Un potenciómetro es una resistencia variable que se puede usar para crear un divisor de voltaje ajustable.

Potenciómetro aplicacion divisor de voltaje

Internamente hay una resistencia única y un bloque deslizante, que corta la resistencia en dos y se mueve para ajustar la relación entre ambas mitades.

Aprende también sobre:  Leyes de Kirchhoff

Externamente generalmente hay tres pines: dos pines se conectan a cada extremo de la resistencia, mientras que el tercero se conecta al cursor dentro del encapsulado.

Si los pines externos se conectan a una fuente de voltaje (uno a tierra y el otro a Vin ), entonces la salida (Vout ) en el pin central imita un divisor de voltaje.

Los potenciómetros vienen en una gran variedad de presentaciones y tienen muchas aplicaciones propias. Se pueden usar para crear un voltaje de referencia, ajustar estaciones de radio, medir la posición en un joystick o en toneladas de otras aplicaciones que requieren un voltaje de entrada variable.

Potenciómetro tipos
Distintos tipos de potenciómetros

Lectura de sensores resistivos

Muchos sensores que se utilizan en la vida cotidiana son simples dispositivos resistivos. Una fotocelda es una resistencia variable, que produce una resistencia proporcional a la cantidad de luz que detecta. Otros dispositivos como sensores flexibles, resistencias sensibles a la fuerza y termistores, también son resistencias variables.

Sensor resistivo aplicacion divisor de voltaje

Resulta que el voltaje es realmente fácil de medir para los microcontroladores (aquellos con convertidores analógico a digital). Al agregar otra resistencia a los sensores resistivos, es posible crear un divisor de voltaje. Una vez que se conoce la salida del divisor de voltaje, se puede calcular la resistencia del sensor.

Por ejemplo, la resistencia de la fotocelda varía entre 1kΩ en la luz y aproximadamente 10kΩ en la oscuridad. Si se combina eso con una resistencia estática en algún lugar en el medio, digamos 5.6kΩ, podrá obtener un amplio rango de divisores de voltaje.

Cambiador de nivel lógico

Es posible utilizar un divisor de voltaje como un cambiador de nivel lógico para interconectar dos circuitos que usan voltajes operativos diferentes.

El escenario más común es cuando se interconectan señales entre un sensor y un microcontrolador con dos niveles de voltaje diferentes.

Cambiador de nivel aplicacion divisor de voltaje

La mayoría de los microcontroladores funcionan a 5V, mientras que algunos sensores sólo pueden aceptar un voltaje máximo de 3.3V. Naturalmente, se desea nivelar el voltaje del microcontrolador hacia abajo para evitar daños al sensor. En este caso, se podría usar un divisor de voltaje con una relación de salida de 3.3 / 5 para reducir la señal de 5V a 3.3V, para permitir que los circuitos interoperen sin dañar el circuito de 3.3V.

Aprende también sobre:  ¿Cómo medir y probar un transistor con el multímetro digital?

¡Nunca hagas esto!

Por más tentador que pueda ser utilizar un divisor de voltaje para reducir, digamos, una fuente de alimentación de 12V a 5V, los divisores de voltaje no deben usarse para suministrar energía a una carga.

Cualquier corriente que requiera la carga también tendrá que pasar por la resistencia R1.

La corriente y el voltaje a través de R1 producen energía, que se disipa en forma de calor. Si esa potencia excede el límite que soporta la resistencia (generalmente entre ⅛W y 1W), el calor comenzará a convertirse en un problema muy importante y se podría derretir la resistencia.

divisores de voltaje no deben usarse para suministrar energía a una carga

Esto antes dicho es apenas el principio de cuán ineficiente sería una fuente de alimentación de divisor de voltaje.

Básicamente, no use un divisor de voltaje como suministro de voltaje para nada que requiera inclusive una cantidad modesta de energía.

Si necesita bajar un voltaje para usarlo como fuente de alimentación, busca reguladores de voltaje o suministros de conmutación.


Divisor de voltaje 12v a 5v, 5v a 3.3v

A continuación se presentan algunas otras combinaciones de resistencias utilizadas para nivelar los voltajes comúnmente encontrados:

Combinación de resistenciasDivisor
6.8kΩ y 4.7kΩ12V a 5V
3.9kΩ y 4.7kΩ9V a 5V
9.1kΩ y 3.6kΩ12V a 3.3V
5.7kΩ y 3.3kΩ9V a 3.3V
1kΩ y 2kΩ5V a 3.3V

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Ejercicios resueltos

1.- Obtenga el voltaje de cada resistencia del circuito por el método de Divisor de Voltaje y compruebe que el valor de la suma de los voltajes de las resistencias se acerque al de la fuente de voltaje.

Ejemplo divisor de voltaje

Aplicando la fórmula del Divisor de Voltaje, se tiene lo siguiente:

V_{R1}=-\frac{5600\Omega}{11140\Omega}6V=3.0161V
V_{R2}=-\frac{240\Omega}{11140\Omega}6V=0.1292V
V_{R3}=-\frac{5300\Omega}{11140\Omega}6V=2.8545V

Para comprobar que se pudo obtener una mejor aproximación del voltaje de cada resistencia con éste método, proceda a sumar el voltaje de cada resistencia y éste tiene que acercarse al voltaje de la fuente (en este caso 6V):

V_{R1}+V_{R2}+V_{R3}=5.9998V\approx6V

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