En esta oportunidad, te traemos una reseña muy interesante sobre uno de los temas relacionados con la ingeniería eléctrica más importantes que existen, estamos hablando nada mas y nada menos que de los divisores de corriente , la importancia de este dispositivo radica en la división correcta de cargas eléctricas las cuales se pueden calcular mediante simples ecuaciones para poder evitar daños en las resistencias eléctricas, acompáñanos a descubrir de que se trata en este artículo.
¿Qué es un circuito divisor de corriente?
En primer lugar, podemos señalar sencillamente que un circuito divisor de corriente es un circuito que se caracteriza en que la corriente principal de cualquier aparato eléctrico que se origine desde la fuente de energía, esté correctamente dividida en el circuito de formas iguales; De esta simple manera se podrán asignar diferentes cantidades de corriente a diferentes partes del circuito para evitar daños en los mismos por una sobrecarga.
Entonces, de esta forma podemos asegurar que, un divisor de voltaje, es un simple arreglo de 2 impedancias o circuitos paralelos como regularmente se le conoce, estos comúnmente constan de resistencias que se encargan de dividir el voltaje y posteriormente la corriente de salida. Es muy importante que se tenga en cuenta que la división de la energía debe ser proporcional a las resistencias involucradas en el divisor para que pueda existir un equilibrio en las cargas eléctricas. Es por ello que un divisor de voltaje se debe configurar correctamente por un ingeniero eléctrico para tener una salida de potencial determinada en función a el aparato eléctrico que se destine, esta acción se puede calcular con una simple ecuación o formula las cuales te mostraremos mas adelante.
Por ultimo debemos poner énfasis en que todo lo que se refiere a la salida en voltaje de un divisor funciona únicamente como una referencia de voltaje en el divisor establecido. Por esta razón nos puede parecer un tema de sumo interés el hecho de aplicar nuestro divisor como fuente de voltaje para poder medirlo sin problemas, no obstante, esta acción no es recomendable porque puede ser perjudicial para los aparatos eléctricos.
¿Cómo se configura un divisor de corriente?
La resistencia del aparato eléctrico que va a tierra tenderá a forma una medida paralela con la resistencia de carga del mismo, lo cual, a la larga, repercutirá por modificar el voltaje de la entrada de la carga de los dispositivos. Se sabe muy bien que usualmente los divisores como fuentes se implementan en conjunto utilizando obligatoriamente los conocidos diodos zener y/o amplificadores operacionales para un mejor funcionamiento. Esta medida se considera para las aplicaciones básicas de los divisores de voltajes. Es por ello que podemos decir que la configuración básica de un divisor de voltaje es la siguiente, en donde por convención 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.
Formula usada para los divisores de corriente:
En cuanto a las derivaciones algebraicas de la cantidad de carga que debe dividir este aparato podemos decir que la principal fórmula para descifrar esta incógnita es la siguiente:
En la anterior ecuación podemos decir que, donde IRama es el valor que toma la corriente que atraviesa una rama determinada de circuito determinado, en este caso el que estamos resolviendo, Es por ello que Is es el valor que toma fuente de corriente, entonces podemos decir que RTotal es el valor de resistencia equivalente total de las resistencias en paralelo del circuito divisor de corriente, un valor directamente proporcional a RRama el cual es el valor de la resistencia de la rama para la corriente que está resolviendo, todo esto debe ser proporcionado para que las cargas puedan dividirse correctamente.
¿Cuáles son las aplicaciones que se le dan al divisor de voltaje?
El divisor de voltaje puede tener diferentes usos según la necesidad que tengan con el mismo, en este apartado te enseñaremos cuales son y cuáles son las fórmulas para lograr la correcta utilización del mismo, los usos que se le puede dar al divisor son los siguientes:
Divisor de voltaje como una Fuente de Corriente:
Ahora bien, en primer lugar tenemos al tipo de circuito que funciona como divisor de corriente, el cual pasaremos por la explicación, podemos decir que es uno en el que la fuente de alimentación es una fuente de corriente de manera equilibrada con el divisor de voltaje.
Se puede ver en el gráfico anterior el cómo se divide la corriente cuando un circuito está en paralelo lo cual resulta más efectivo para generar energía, observamos cómo son las dos resistencias anteriores para comparar.
Es por ello que cuando un circuito tiene las resistencias en paralelo, genera que la corriente de la fuente de alimentación, como claramente se puede observar en este circuito, es la fuente de corriente de 40mA, la cual tenderá a dividirse en las resistencias en paralelo para tener una fuente de corriente.
Es importante aclarar que la corriente eléctrica siempre tomará el camino de menor resistencia hacia su salida. Es por ello que la mayor parte de la corriente eléctrica tienda a fluir a través de la resistencia de menor valor, en el caso particular de este gráfico es la resistencia de 5KΩ. La resistencia de mayor valor ofrece una mayor resistencia al flujo de electricidad, por lo que la corriente disminuye a través de ella y se genera una diferencia sustancial.
Entonces podemos llegar a la conclusión de que, si desea que más corriente fluya a través de una parte particular de un sistema de circuitos determinados, es imperante colocar la menor resistencia en esa parte del circuito para poder lograrlo. De no realizarse de esta manera se podría generar una falla, ahora bien, si lo que se desea es que menos corriente fluya a través de una parte de un circuito, se debe poner más resistencia en esa parte del circuito. Así funciona la división de corriente para genera fuentes de electricidad.
Ecuación:
En este caso, como ya entendemos cómo funciona conceptualmente la división de corriente en un circuito, nos tocará ahora repasar exactamente de manera matemática cómo se divide el flujo de corriente en un circuito el cual es basado en la fuente de corriente del circuito y los valores de resistencia de las resistencias o cargas en el circuito para calcular esto de manera efectiva.
La corriente se divide en un circuito basado en la siguiente formula:
En este caso, el flujo eléctrico que pasa a través de una rama en un circuito paralelo predeterminado es igualmente proporcional a la corriente de la fuente de corriente multiplicada por la resistencia paralela equivalente de todas las resistencias en el divisor de corriente sobre la resistencia de esa rama particular, esto se podría entender más fácil de la siguiente manera:
En el ejemplo de la gráfica podemos decir que la fuente de alimentación principal es de 40mA.
Por lo que el flujo eléctrico que pasa a través de la rama posee una resistencia igual a 5KΩ, esto significa que:
I1= (40mA)(5KΩ || 15KΩ)/(5KΩ)= 30mA
Por consiguiente, la corriente que pasa a través de la rama que tiene el resistor de 15KΩ es de:
I2= (40mA)(5KΩ || 15KΩ)/(15KΩ)= 10mA
Divisor de corriente con una Fuente de Voltaje
En esta ocasión podemos decir que también puede existir un circuito divisor de corriente con una fuente de voltaje como la fuente de alimentación, para ello debemos tomar en cuantas varias cosas.
Podemos decir que esto también puede funcionar como un divisor del flujo eléctrico, porque la fuente de voltaje tiende a producir corriente que se divide en el circuito cuando las resistencias o cargas en el circuito están en paralelo, un proceso similar al primero que observamos.
A continuación mostraremos el gráfico de un circuito divisor de corriente con una fuente de voltaje:
Al igual que en el caso anterior, el flujo de corriente optará por tomar el camino de menor resistencia hacia su salida, por lo que la mayor parte de la corriente pasa a través de la 5KΩ en lugar de la resistencia de 20KΩ, teniendo un flujo de corriente dispar.
Ecuación
Ahora bien, para poder encontrar un valor valido de las corrientes que atraviesan las ramas paralelas individuales de un circuito, es incluso más simple que una fuente de corriente, por lo que el cálculo será fácil de hacer.
Todo lo que debemos realizar para tener que calcular los valores de la corriente con una fuente de voltaje predeterminada es poder utilizar la fórmula de corriente de acuerdo con la ley de ohm lo cual se realiza de la siguiente manera:
Podemos decir en este caso que la corriente es igual a la tensión dividida por la resistencia, que es lo que muerta en un principio la ecuación.
En el grafico anterior, la fuente de voltaje es 10V.
El flujo eléctrico que tiende a pasar a través de la rama que tiene la resistencia de 5 KΩ es entonces:
I1= 10V/5KΩ= 2mA
La corriente que pasa por la rama que tiene la resistencia de 20KΩ es:
I2= 10V/20KΩ= 0,5mA
Otros usos del divisor de corriente:
Regulador de voltaje:
En primera instancia, podemos decir que el divisor de voltaje en conjunto con un diodo zener, puede tener una funcionalidad como un regulador de voltaje muy efectivo. En este caso particular podríamos optar por considerar la resistencia R2 como la carga de un sistema, R1 como la resistencia en la serie del circuito.
Ahora bien, debemos suponer que queremos limitar la tensión eléctrica de entrada de dicho sistema con un voltaje máximo el cual no podemos sobrepasar. Este ejemplo es muy aplicable a situaciones en donde el incremento de potencial pudiera afectar gravemente algunos de los circuitos o el sistema entero. Buscamos un diodo zener con el voltaje máximo deseado para regular la corriente y lo configuramos para qué tenga la función de regulador.
Se debe tener muy en cuenta, que si, por ejemplo, el circuito posee una carga voltaica variable es muy probable que el voltaje pueda superar al del zener. Para que todo esto se entienda mejor debemos tomar por ejemplo una resistencia en serie de 1 KOhm. Un voltaje de entrada de 12V. El voltaje máximo, o del zener es de 5V. La carga varia de 500 Ohms a 10 KOhms. Es entonces que debemos considerar seriamente las salidas, si el diodo zener no estuviera puesto, todo esto se traduce de la siguiente manera:
Por lo que nos sirve para cunado la carga voltaica esta en 10KOhms.
Sensores con efecto restrictivo
En este particular caso podemos decir que los sensores con efectos resistivos, al igual que el regulador de corriente, pueden fácilmente adoptar una configuración con un divisor de tensión para que realice tareas similares a la regulación. Para entender mejor esto, debemos suponer que básicamente, con este tipo de configuración, estaríamos convirtiendo un cambio en las resistencias, en uno de voltaje, todo en sencillos pasos. Todo lo que tenga que ver con sensores flexibles, de temperatura, de iluminación, de fuerza o presión, son algunos de los casos en donde se puede implementar el divisor de voltaje para un mejor uso de los mismos.
Referencia de un ADC
En este caso, podemos confirmar que con un divisor de voltaje, con una de las 2 resistencias variables, se podrá generar una útil referencia la cual puede ser relativamente variable para un ADC. Esto se logra mediante el ajuste de voltaje máximo de un ADC esta característica nos ayudara a mejorar lo que se conoce como la resolución de nuestro sistema. Esta herramienta causa un efecto que también se puede lograr con un amplificador operacional a la entrada del flujo eléctrico. Sin embargo, podemos decir que una de las fallas de este circuito para referencia, es el acoplo de impedancias. Esto se debe que para poder acoplar impedancias se recomienda un amplificador operacional en modo seguidor.
Comparador de voltaje variable
En este último caso optaremos por poder colocar un divisor en una de las entradas de un comparador de voltaje variable. La razón por la cual se aplica esta configuración es porque nos permitirá modificar todo lo relativo al umbral a partir de donde el voltaje de salida se activa de manera espontánea. Este tipo de configuración suele tener mucho uso en algunos tipos de sensores en donde no quieres cuantificar tu información sistemáticamente, sino que solo deseas saber si se activó o no. Entonces podemos dejar en claro que, conviertes un sensor de analógico a digital de manera sencilla, solo que tu nueva resolución es de 1 bit. En casos donde solo quieres detectar, por ejemplo, día y noche o húmedo y seco, es ideal esta configuración, será muy útil para sensores sencillo de dualidades sensibles.
Importancia del divisor de voltaje
Como pudimos observar durante todos los anteriores ejemplos, la importancia del circuito divisor de voltaje es que consta de circuito fácil y practico que posee multitud de usos. Podemos aplicar este sencillo circuito para que sea posible modificar un voltaje dado en función a una de las dos resistencias, de esta manera se controla mucho mejor el flujo eléctrico en todo el sistema. De igual manera es importante recalcar el hecho de descartar el uso del divisor como regulación para una fuente de voltaje muy alto, debido a que no funcionaría de forma correcta. Si queremos una fuente de alto voltaje regulada es muy necesario procurar usar algún tipo de regulador de voltaje dedicado o incorporar un amplificador operacional para que sea más efectivo.
Con esto llegamos al final de este interesante articulo, en el cual pudimos ver la teoría fundamental sobre los divisores de corriente, como funcionan, sus ejemplos y sus formulas, si te interesan mas artículos como estos, puedes darle un vistazo a como activar depuración usb a pantalla rota en Android o también puedes leer que hacer cuando tu pc no reconoce el disco duro externo, gracias por leernos.