La electrónica moderna se basa en la capacidad de manipular señales eléctricas para obtener información del mundo real. Esta información, a menudo, se presenta en forma de variaciones en resistencia, voltaje o corriente. Sin embargo, estos cambios pueden ser sutiles y difíciles de interpretar directamente para los microcontroladores, ordenadores o sistemas de adquisición de datos. Es aquí donde entran en juego herramientas cruciales como el divisor de tensión y el puente de wheatstone, mecanismos ingeniosos que permiten convertir estas variaciones minúsculas en señales más manejables y comprensibles. Entender su funcionamiento y su aplicación es fundamental para cualquier persona que aspire a diseñar sistemas de medición precisa y confiable.
Nuestros sistemas de medición a menudo requieren la conversión de una propiedad física (como temperatura, presión, luz, deformación) en una señal eléctrica que pueda ser procesada. Muchos sensores, como las termorresistencias (RTDs) mencionadas en la introducción, cambian su resistencia en función de la propiedad que miden. Este cambio en la resistencia, por pequeño que sea, debe ser amplificado y condicionado para que pueda ser interpretado por los sistemas de adquisición de datos. Este artículo explorará en detalle el divisor de tensión y el puente de wheatstone, sus principios de funcionamiento, sus aplicaciones prácticas y cómo se utilizan para condicionar señales de sensores. Descubriremos cómo el divisor de voltaje con potenciometro puede ser una herramienta versátil y cómo las fotoresistencias pueden ser utilizadas para construir circuitos sensibles a la luz.
Divisor de Tensión: Fundamentos y Cálculos
El divisor de tensión, también conocido como atenuador de voltaje, es un circuito básico que produce un voltaje de salida que es una fracción del voltaje de entrada. Se compone simplemente de dos resistencias componente electronico conectadas en serie entre la fuente de voltaje y el suelo (tierra). El voltaje de salida se toma a través de una de las resistencias. La clave para entender el divisor de tensión reside en la formula del divisor de tension.
La formula divisor de tension es sencilla: Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)), donde Vin es el voltaje de entrada, R1 es la resistencia superior y R2 es la resistencia inferior. Esta fórmula nos permite calcular el voltaje de salida en función de los valores de las resistencias. Por ejemplo, si tenemos una fuente de 10V y conectamos una resistencia de 1kΩ (R1) en serie con una resistencia de 2kΩ (R2), el voltaje de salida será 10V * (2000Ω / 1000Ω + 2000Ω) = 10V * (2/3) = 6.67V. Es importante tener en cuenta que la formula divisor de tension asume que la corriente que circula por el circuito es muy baja en comparación con la impedancia de la fuente de alimentación, lo que permite considerar el circuito como ideal.
Te recomendamos también
Arduino Nano Proto: Shield Relés MKRLa elección de las resistencias en un divisor de tensión también es crucial. Debe asegurarse de que las resistencias seleccionadas puedan soportar la potencia que disipan. Si el voltaje que se está dividiendo es alto y las resistencias tienen valores bajos, la potencia disipada puede ser significativa y podría dañar las resistencias. Además, la precisió
El divisor de tensión, también conocido como atenuador de voltaje, es un circuito básico que produce un voltaje de salida que es una fracción del voltaje de entrada. Se compone simplemente de dos resistencias componente electronico conectadas en serie entre la fuente de voltaje y el suelo (tierra). El voltaje de salida se toma a través de una de las resistencias. La clave para entender el divisor de tensión reside en la formula del divisor de tension.
La formula divisor de tension es sencilla: Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)), donde Vin es el voltaje de entrada, R1 es la resistencia superior y R2 es la resistencia inferior. Esta fórmula nos permite calcular el voltaje de salida en función de los valores de las resistencias. Por ejemplo, si tenemos una fuente de 10V y conectamos una resistencia de 1kΩ (R1) en serie con una resistencia de 2kΩ (R2), el voltaje de salida será 10V * (2000Ω / 1000Ω + 2000Ω) = 10V * (2/3) = 6.67V. Es importante tener en cuenta que la formula divisor de tension asume que la corriente que circula por el circuito es muy baja en comparación con la impedancia de la fuente de alimentación, lo que permite considerar el circuito como ideal.
La elección de las resistencias en un divisor de tensión también es crucial. Debe asegurarse de que las resistencias seleccionadas puedan soportar la potencia que disipan. Si el voltaje que se está dividiendo es alto y las resistencias tienen valores bajos, la potencia disipada puede ser significativa y podría dañar las resistencias. Además, la precisión del voltaje de salida depende de la precisión de los valores de las resistencias. Pequeñas variaciones en los valores de las resistencias pueden resultar en errores significativos en el voltaje de salida.
El divisor de voltaje con poteciometro es una variante del divisor de tensión que utiliza un poteciométro, una resistencia variable, en lugar de una resistencia fija. Esto permite ajustar el voltaje de salida sin necesidad de cambiar los valores de los componentes. El poteciometro actúa como una resistencia variable, permitiendo que el usuario controle la relación entre R1 y R2 y, por lo tanto, el voltaje de salida. El divisor de voltaje con poteciometro es muy útil en aplicaciones donde se requiere un ajuste fino del voltaje de salida.
La elección de los valores de la resistencia arduino para un divisor de tensión es un factor importante para el diseño de circuitos electrónicos. Es necesario elegir valores que permitan obtener una señal que sea compatible con los rangos de voltaje de entrada del Arduino. Además, los valores de las resistencias deben ser lo suficientemente bajos para evitar problemas de ruido y de impedancia en el circuito.
Te recomendamos tambiénArduino Nano Proto: Shield Relés MKR
Shield para Servomotor con Arduino: Control PotenteEl Puente de Wheatstone: Precisión y Equilibrio
El puente de wheatstone es un circuito eléctrico diseñado para medir una impedancias. Su nombre proviene de Samuel Forster Wheatstone, quien lo patentó en 1843. Es particularmente útil para medir resistencias desconocidas con alta precisión, especialmente cuando estas resistencias son variables, como las que se encuentran en los sensores, fotoresistencia y RTD. El principio básico del puente wheatstone se basa en el equilibrio de los voltajes en los cuatro brazos del circuito.
Para que el puente esté equilibrado, la relación entre los voltajes en los brazos opuestos debe ser igual. La puente de wheatstone formula que describe este equilibrio es: R1/R3 = R2/R4. Donde R1 y R3 son las resistencias de un brazo del puente, y R2 y R4 son las resistencias del otro brazo. Cuando el puente está equilibrado, el voltaje en el punto medio del puente es cero, y no fluye corriente a través del galvanómetro conectado allí. El circuito de puente de wheatstone puede ser adaptado para medir diferentes tipos de variables que se pueden convertir en cambios de resistencia, como temperatura (con RTDs), presión y luz.
En el contexto de la medición de temperatura con RTD, el puente de wheatstone es esencial porque las pequeñas variaciones de resistencia de la RTD son difíciles de medir directamente con un Arduino o un voltímetro. El puente de wheatstone convierte estas pequeñas variaciones en una señal más significativa que puede ser interpretada fácilmente.
La puente de wheatstone formula se utiliza para calcular el valor de la resistencia desconocida. Si conocemos los valores de las otras tres resistencias, podemos calcular el valor de la resistencia desconocida utilizando la fórmula: Rdesconocida = R1 * (R4 / R3). La precisión del puente de wheatstone depende de la precisión de las resistencias utilizadas. Para obtener mediciones precisas, es importante utilizar resistencias de alta precisión.
El puente de wheatstone puede ser utilizado para medir diferentes tipos de resistencias, incluyendo resistencias fijas, resistencias variables y resistencias no lineales. La elección de las resistencias para el puente de wheatstone depende de la aplicación específica. Para aplicaciones de alta precisión, se deben utilizar resistencias de alta precisión.
Te recomendamos tambiénArduino Nano Proto: Shield Relés MKRShield para Servomotor con Arduino: Control Potente
MCI: Shield 2 Relés Optoacoplados para ArduinoFotodiodos y Fototransistores: La Luz en el Circuito
Los fotodiodos y fototransistores son dispositivos semiconductores que cambian su resistencia en función de la cantidad de luz que reciben. Son particularmente útiles para construir sensores de luz, detectores de movimiento y sistemas de seguimiento solar. La fotoresistencias son un tipo de dispositivo que exhiben este comportamiento.
La fotoresistencias tienen una resistencia que disminuye a medida que aumenta la intensidad de la luz. Este efecto se debe a que la luz excita los electrones en el material semiconductor, lo que aumenta la conductividad. La tasa de cambio de resistencia con la luz depende del material del dispositivo.
En el circuito de puente de wheatstone, la fotoresistencias puede ser utilizada como una de las resistencias del puente. Al exponer la fotoresistencias a la luz, la resistencia de la fotoresistencias cambia, lo que desequilibra el puente. Este desequilibrio puede ser detectado por un galvanómetro o por un microcontrolador, lo que permite determinar la intensidad de la luz.
La sensibilidad de la fotodiodos y fototransistores depende del material del dispositivo y de la longitud de onda de la luz. Algunos dispositivos son más sensibles a la luz visible, mientras que otros son más sensibles a la luz ultravioleta o infrarroja. La elección del dispositivo depende de la aplicación específica.
Para integrar los dispositivos sensibles a la luz en un sistema Arduino, es esencial considerar el rango de voltaje de entrada del Arduino. Los fotodiodos y fototransistores pueden generar corrientes o voltajes que están fuera del rango del Arduino. En estos casos, es necesario utilizar un circuito de acondicionamiento de señal para adaptar la señal al Arduino.
Te recomendamos tambiénArduino Nano Proto: Shield Relés MKRShield para Servomotor con Arduino: Control PotenteMCI: Shield 2 Relés Optoacoplados para Arduino
M4 R1 Características: Conectar Dos Arduinos por WiFiConclusión: Integrando Conocimientos para Aplicaciones Creativas
El divisor de tensión, el puente de Wheatstone y los dispositivos sensibles a la luz son herramientas poderosas que, combinadas, pueden utilizarse para construir sistemas electrónicos innovadores. El divisor de tensión es útil para adaptar voltajes, el puente de Wheatstone proporciona mediciones precisas de resistencias variables, y los dispositivos sensibles a la luz abren las puertas a la creación de sensores de luz, seguidores solares y muchos otros sistemas interactivos. Al comprender los principios básicos de estos circuitos y los conceptos de la puente de wheatstone formula, se puede crear proyectos electrónicos creativos y funcionales.
