Back to basics #7 - Divisores resistivos.
Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a ver un poco mas sobre el uso de las resistencias.
Hace algún tiempo hicimos un velocímetro para bicicleta, y todo funciona bien salvo un par de detalles. Un de las cosas que luego me pasa, es que la batería se acaba a la mitad del recorrido y cómo me es importante saber cuanta distancia hago en cada uno, siento que si se apaga el velocímetro a mitad del camino, éste simplemente ya no cuenta. Cómo ya van varias veces que me pasa, decidí mostrar la información de la batería en la pantalla (Aprovechando el espacio disponible en ella.) y así al menos tener una idea de cuando debo de cargar la batería.
Antes de empezar, hay que buscar un método para medir el voltaje; hay que recordar que el velocímetro está basado en arduino, esto significa que en las entradas podemos medir niveles de hasta 5V, la batería tiene niveles de 3v a 4.2v, esto significa que en teoría podríamos simplemente conectar la batería a una de las entradas y "medir", pero en general es una mala practica conectar directamente la batería al micro-controlador.
Para poder medir el voltaje de manera segura vamos a usar un divisor de tensión, pero antes de continuar veamos que es:
Y hay una formula que sirve para calcular cual es el voltaje que queremos usar. Para eso miremos la siguiente imagen:
Donde tenemos:
Ahora tomemos cómo ejemplo la siguiente configuración:
Si observas cuidadosamente, tenemos dos resistencia de 4.7 KΩ y 3v a la entrada que si reemplazamos en la formula
tenemos:
Y al realizar las mediciones, podemos comprobar que en efecto los cálculos son correctos:
Hace algún tiempo hicimos un velocímetro para bicicleta, y todo funciona bien salvo un par de detalles. Un de las cosas que luego me pasa, es que la batería se acaba a la mitad del recorrido y cómo me es importante saber cuanta distancia hago en cada uno, siento que si se apaga el velocímetro a mitad del camino, éste simplemente ya no cuenta. Cómo ya van varias veces que me pasa, decidí mostrar la información de la batería en la pantalla (Aprovechando el espacio disponible en ella.) y así al menos tener una idea de cuando debo de cargar la batería.
Antes de empezar, hay que buscar un método para medir el voltaje; hay que recordar que el velocímetro está basado en arduino, esto significa que en las entradas podemos medir niveles de hasta 5V, la batería tiene niveles de 3v a 4.2v, esto significa que en teoría podríamos simplemente conectar la batería a una de las entradas y "medir", pero en general es una mala practica conectar directamente la batería al micro-controlador.
Para poder medir el voltaje de manera segura vamos a usar un divisor de tensión, pero antes de continuar veamos que es:
Un divisor de tensión es una configuración de un circuito eléctrico que reparte la tensión de una fuente entre una o más impedancias conectadas en serie. wikipedia/divisordetensionPara crearlo, simplemente debemos de unir dos resistencias (o mas) en serie y tomar el voltaje de uno de los puntos medios cómo muestra el siguiente diagrama:
Y hay una formula que sirve para calcular cual es el voltaje que queremos usar. Para eso miremos la siguiente imagen:
Donde tenemos:
- V2 = Voltaje de salida
- R2 = El valor de la resistencia 2
- R1 = Valor de la resistencia 1
- V1 = Voltaje de entrada
Ahora tomemos cómo ejemplo la siguiente configuración:
Arreglo de resistencias
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| Tenemos 3v a la entrada |
Si observas cuidadosamente, tenemos dos resistencia de 4.7 KΩ y 3v a la entrada que si reemplazamos en la formula
tenemos:
Y al realizar las mediciones, podemos comprobar que en efecto los cálculos son correctos:
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Medimos "en medio" de las resistencias |
Si no te gusta usar la formula, bastará con usar resistencias del mismo valor y el voltaje será proporcional, en el ejemplo anterior usamos dos resistencias de 4.7 por lo que al dividir entre dos nos resulta 1.5v.
Ahora de manera intuitiva, si usamos tres resistencias de 100kΩ y medimos en la primer sección tendremos una tercera parte del voltaje y si medimos en la segunda, tendremos dos terceras partes, eso significa que si usamos un voltaje de 3v a la entrada, tendríamos voltajes cercanos a 1v y 2v respectivamente. Ahora lo comprobaremos.
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| Ahora usamos tres resistencias de 100kΩ |
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| Voltaje en la primer unión |
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| Voltaje en la segunda unión |
Con esto podemos medir de manera más segura el voltaje directamente con el arduino, pero cómo siempre hay que tener consideraciones. La primera de ellas es que usar este método para reducir el voltaje no es la más conveniente si queremos alimentar un LED' por ejemplo, ya que implicaría un gasto de corriente adicional, pero además no funciona del todo bien y entre mas sea la corriente peor funcionará. La segunda, que valores son los que debemos de usar, eso depende mucho de la aplicación, pero bastara con resistencias dentro del rango de los kΩ y eso se debe a que el propio divisor resistivo gasta cierta potencia, si recordamos la ley del watt, si tenemos un divisor resistivo con dos resistencias de 4.7kΩ y un voltaje de 3v, la potencia que se disipa en las resistencias es de 0.0003w que no es mucho, pero si usamos resistencias de 10Ω en la misma configuración tendríamos un gasto de 0.15w (haciendo técnicamente nada). Para tener una mejor aproximación al resultado que queremos, debemos de usar resistencias de precisión, las resistencias que usé para el segundo ejemplo, no lo son y ahí es cuando se produce la diferencia (los colores dicen que son de 100kΩ pero en realidad son de 98kΩ~99kΩ).
Y bien, por ahora es todo, en el siguiente post veremos cómo medir el voltaje de una bateria usando arduino.
Los leo luego.
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