{"id":5940,"date":"2017-11-28T18:42:27","date_gmt":"2017-11-28T18:42:27","guid":{"rendered":"https:\/\/hetpro-store.com\/TUTORIALES\/?p=5940"},"modified":"2021-03-07T20:12:21","modified_gmt":"2021-03-07T20:12:21","slug":"divisor-de-voltaje","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hetpro-store.com\/TUTORIALES\/divisor-de-voltaje\/","title":{"rendered":"Divisor de Voltaje o Tensi\u00f3n Formulas y Ejemplos"},"content":{"rendered":"

Un divisor de voltaje, es un arreglo de 2 impedancias, com\u00fanmente resistencias que dividen el voltaje y la corriente de salida. La divisi\u00f3n es proporcional a las resistencias involucradas en el divisor. Un divisor de voltaje se configura para tener una salida de potencial determinada, esta se puede calcular con una simple ecuaci\u00f3n o formula.<\/p>\n

La salida en voltaje de un divisor sirve solamente como una referencia de voltaje. Puede parecer interesante, aplicar nuestro divisor como fuente de voltaje, sin embargo no es recomendable. La resistencia que va a tierra forma un paralelo con la resistencia de carga lo cual modifica el voltaje de la entrada de la carga. Usualmente los divisores como fuentes se implementan en conjunto con diodos<\/a> zener y\/o amplificadores operacionales. Esto considerando aplicaciones b\u00e1sicas. La configuraci\u00f3n b\u00e1sica de un divisor de voltaje es la siguiente, en donde por convenci\u00f3n vamos a llamar R1 y R2 a las resistencias. R1 la que va a la fuente y R2 la que va a tierra. Vi es el voltaje de entrada y Vo es el de salida del divisor.<\/p>\n

\"divisor
Figura 1: Configuraci\u00f3n de un divisor de voltaje.<\/figcaption><\/figure>\n

Ecuaciones del divisor de voltaje<\/h2>\n

La expresi\u00f3n que define el divisor de voltaje, es la siguiente. Observar que adem\u00e1s podemos realizar el an\u00e1lisis con impedancias, esto es, con resistencias complejas. A continuaci\u00f3n se mencionan las ecuaciones, tome en cuenta que R es resistencia, X es reactancia y Z es impedancia. Estas ecuaciones nos permiten calcular el voltaje de salida de un circuito serie. Primero tenemos el de las resistencias:<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{R_2}{R_1+R_2}\right) \]\"<\/p>\n

Para el caso de reactancias:<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{X_2}{X_1+X_2}\right) \]\"<\/p>\n

En el caso de impedancias:<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{Z_2}{Z_1+Z_2}\right) \]\"<\/p>\n

Despejando los elementos, de la expresi\u00f3n nos quedan los siguientes valores. Esto te ayudar\u00e1 a tener a la mano las expresiones ya despejadas en caso de requerir alguna inc\u00f3gnita.<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ R_1= R_2 \left(\frac{V_i-V_o}{V_o}\right) \]\"<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ R_2= -\left(\frac{V_o R_1}{V_o-V_i}\right) \]\"<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_i= V_o \left(\frac{R_2+R_1}{R_2}\right) \]\"<\/p>\n

Aplicaciones del divisor de voltaje<\/h2>\n

Los divisores de voltaje son ampliamente utilizados en la electr\u00f3nica. En la siguiente secci\u00f3n te indicaremos algunas de las principales que podemos mencionar.<\/p>\n

Fuente de voltaje<\/h3>\n

El divisor de voltaje, como fuente tiene que llevar un circuito que ajuste la impedancia. En este caso se hace referencia a un amplificador operacional en modo seguidor com\u00fan con retro-alimentaci\u00f3n y ganancia unitaria. La corriente del sistema sera tomada de los terminales de alimentaci\u00f3n del amplificador operacional. De esta manera, la terminal Vo del divisor no se ve modificada en voltaje. Como por ejemplo, el siguiente caso tiene dos resistencias de 1 KOhm, con una entrada de 12V. Nos \u00abdeber\u00eda de dar\u00bb el siguiente valor:<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{R_2}{R_1+R_2}\right) = 12V \left(\frac{1K\Omega}{1K\Omega+1K\Omega}\right) = 6V \]\"<\/p>\n

Sin embargo vemos que debido a el paralelo de R2 con RL el valor de la resistencia baja. De tal manera que la expresi\u00f3n correcta es:<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ R_p= \left(\frac{R_2 R_L}{R_2+R_L}\right) = \left(\frac{1K\Omega 10K\Omega}{1K\Omega+10K\Omega}\right) \approx 909.09\Omega \]\"<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{R_p}{R_1+R_p}\right) = 12V \left(\frac{909.09\Omega}{1K\Omega+909.09\Omega}\right) \approx 5.714V \]\"<\/p>\n

\"Divisor
Figura 2: Divisor de voltaje conectado a una carga resistiva. Vemos como el voltaje cae.<\/figcaption><\/figure>\n

Para el caso donde tenemos un seguidor, la impedancia de entrada del mismo es tan alta que el la resistencia en paralelo, tiende a ser R2. Recordemos que en un paralelo, la resistencia tiende al valor menor.<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ R_p= \left(\frac{R_2 R_i}{R_2+R_i}\right) = \left(\frac{1K\Omega 10M\Omega}{1K\Omega+10M\Omega}\right) \approx 999\Omega \]\"<\/p>\n

\"Divisor
Figura 3. Con un seguidor podemos mantener el nivel de voltaje deseado de un divisor de tensi\u00f3n.<\/figcaption><\/figure>\n

Regulador de voltaje<\/h3>\n

El divisor en conjunto con un diodo zener, puede funcionar como un regulador de voltaje. En este caso podemos considerar la resistencia R2 como la carga de un sistema, R1 como la resistencia en serie. Supongamos que queremos limitar el voltaje de entrada de dicho sistema con un voltaje m\u00e1ximo. Esto aplicable a casos donde el incremento de potencial pueda da\u00f1ar alg\u00fan circuito o sistema. Buscamos un diodo zener con el voltaje m\u00e1ximo deseado y lo configuramos como la siguiente figura.<\/p>\n

Notese que si por ejemplo, el sistema tiene una carga variable es posible que el voltaje supere al del zener. Tomemos por ejemplo una resistencia en serie de 1 KOhm. Un voltaje de entrada de 12V. El voltaje maximo, o del zener es de 5V. La carga varia de 500 Ohms a 10 KOhms. Entonces consideramos las salidas si el diodo zener no estuviera puesto, que serian.<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{R_L}{R_1+R_L}\right) = 12V \left(\frac{10K\Omega}{1K\Omega+10K\Omega}\right) \approx 10.909V \]\"<\/p>\n

  <\/span>   <\/span>\"\[ V_o= V_i \left(\frac{R_L}{R_1+R_L}\right) = 12V \left(\frac{500\Omega}{1K\Omega+500\Omega}\right) = 4V \]\"<\/p>\n

Por lo que nos sirve para cunado la carta esta en 10KOhms.<\/p>\n

\"Divisor
Figura 4: Divisor de tensi\u00f3n, en donde la resistencia de carga hace las veces de R2.<\/figcaption><\/figure>\n

Se puede observar que sin el diodo zener, se sobrepasa el nivel de voltaje m\u00e1ximo. Al poner el diodo entre la salida del divisor y tierra, la diferencia de potencial del mismo se mantiene fija. Por lo tanto, cuando la salida del voltaje es mayor al Vz, entonces la salida es Vz. En este caso 5V.<\/p>\n

\"regulador
Figura 5: Con un diodo en un divisor, la tensi\u00f3n se regula al voltaje del diodo.<\/figcaption><\/figure>\n

Sensores con efecto resistivo<\/h3>\n

Los sensores con efectos resistivos, como un LDR<\/a>, pueden ser configurados con un divisor de tensi\u00f3n. B\u00e1sicamente, con esta configuraci\u00f3n, estamos convirtiendo un cambio de resistencia, en uno de voltaje. Sensores flexibles<\/a>, de temperatura<\/a>, de iluminaci\u00f3n, de fuerza o presi\u00f3n<\/a>, son algunos de los casos en donde se puede implementar el divisor de voltaje.<\/p>\n

\"Sensor
Figura 6: Configuraci\u00f3n para conectar sensores resistivos.<\/figcaption><\/figure>\n

Referencia de un ADC<\/h3>\n

Con un divisor de voltaje, con una de las 2 resistencias variables, podemos generar una referencia variable para un ADC. El ajuste de voltaje m\u00e1ximo de un ADC nos ayuda a mejorar la resoluci\u00f3n de nuestro sistema. Este efecto tambi\u00e9n se puede lograr con una amplificador operacional a la entrada. Una desventaja de este circuito para referencia, es el acoplo de impedancias. Para acoplar impedancias se recomienda un amplificador operacional<\/a> en modo seguidor.<\/p>\n

Puente de Wheatstone aplicaci\u00f3n del divisor de voltaje<\/h3>\n

Un puente de Wheatstone es conformado por 2 divisores de voltaje, puedes ver nuestro tutorial del puente de Wheatstone aqu\u00ed<\/a>.<\/p>\n

\"Puente
Figura 7: Puente de Wheatstone.<\/figcaption><\/figure>\n

Comparador de voltaje variable<\/h3>\n

Podemos colocar un divisor en una de las entradas de un comparador. Esta configuraci\u00f3n nos permite modificar el umbral a partir de donde el voltaje de salida se activa. Esta configuraci\u00f3n se usa mucho en sensores donde no quieres cuantificar tu informaci\u00f3n, solo saber si se activo o no. Podemos decir, que conviertes un sensor de anal\u00f3gico a digital, solo que tu nueva resoluci\u00f3n es de 1 bit. En casos donde solo quieres detectar por ejemplo, d\u00eda y noche o h\u00famedo y seco, es ideal esta configuraci\u00f3n.<\/p>\n

\"Comparador
Figura 8: Comparador con nivel de umbral ajustable. Modo activo.<\/figcaption><\/figure>\n
\"Comparador\"
Figura 9: Comparador con nivel de umbral ajustable. Modo inactivo.<\/figcaption><\/figure>\n

Conclusiones<\/h2>\n

Como puedes observar, el circuito divisor de voltaje es un circuito f\u00e1cil y practico. Podemos observar que es posible modificar un voltaje dado en funci\u00f3n a una de las dos resistencias. Siempre descartar el uso del divisor como regulaci\u00f3n para una fuente de voltaje. Si queremos una fuente regulada, procurar usar un regulador de voltaje dedicado o incorporar un amplificador operacional.<\/p>\n

ATENCI\u00d3N<\/h3>\n

Por ultimo, si te gusto este tutorial, favor de dejar un comentario, lo agradeceremos mucho. Tambi\u00e9n de la misma manera te recomendamos visitar nuestra pagina principal<\/a>para que veas los nuevos tutoriales<\/a> en HETPRO<\/a>. Tenemos tutoriales de Arduino<\/a>, PCBs<\/a>, programaci\u00f3n <\/a>y muchos m\u00e1s.<\/p>\n

\"Licencia<\/a>
\nEn conclusi\u00f3n, esta obra est\u00e1 bajo una Licencia Creative Commons Atribuci\u00f3n-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional<\/a>.<\/p>\n

Autor: Dr: Hector Hugo Torres Ortega<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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