• Drano Rauteon

Cap. 1.2b. Os componentes: Resistor - PARTE 2

Atualizado: 21 de nov.

No Capítulo 1.2 (PARTE 1), o básico sobre o resistor foi explicado:


-> Simbologia para saber identificar alguns tipos de resistores;

-> O básico sobre a Unidade de medida Ohm;

-> Cálculo para resistores em série, em paralelo e associação mista;

-> Potência de resistores;

-> Materiais utilizados na fabricação dos resistores Axiais e SMD;

-> Os tipos de resistores, com enfoque nos mais comuns: os axiais PTH.


Para ler o Capítulo 1, CLIQUE AQUI!


Esta PARTE 2 será exclusiva para trazer alguns detalhes sobre os resistores SMD - que nada mais são do que miniaturas dos mesmos componentes axiais PTH - e alguns detalhes sobre as barras resistivas, com enfoque nas barras SMD.


OBSERVAÇÃO: Esse texto faz referências à cerâmica de Alumina e aos os vidros temperados, portanto, caso queira saber mais sobre estes materiais, recomendo que CLIQUE AQUI!


Além do mais, traremos dois exemplos de uso de resistores que não são tão comuns ao nosso olhar, no entanto, são mais que triviais em nosso cotidiano...

Os resistores SMD (Surface Mount Devices - Dispositivos de Montagem em Superfície) são versões miniatura dos resistores comuns, aqueles com faixas coloridas, também denominados como componentes Pin Through Hole (PTH), isto é, em que os pinos atravessam a PCB e são soldados na face oposta...


Resistores SMD podem ser produzidos com o mesmo material dos resistores axiais, e são feitos para montagem e superfície, ou seja, eles possuem apenas dos contatos para serem soldados direto na superfície da placa de circuito. Os resistores SMD normalmente possuem a cor preta e alguns números de identificação em seu corpo. Veja a imagem abaixo:

Imagem 1 - Caneta esferográfica apontando para um resistor do tipo SMD


Há casos em que o componente é tão minúsculo que não há numeração em seu corpo.


Mas como saber a resistência destes componentes? É fácil, funciona de forma similar a tabela de cores dos resistores comuns, mas sem informar a tolerância. Veja o exemplo abaixo:


EXEMPLO 1:

Os primeiros dois dígitos se referem a resistência e o terceiro se refere a quantidade de zeros, portanto 6+6+0+0+0+0 = 660.000 Ohms ou 660 KiloOhms. Se o valor deste resistor fosse "661" significaria 660 Ohms, pois o número "1" indica apenas um 0 após os primeiros digitos.


EXEMPLO 2:

Os primeiro três dígitos se referem a resistência e o quarto dígito a quantidade de zeros, portanto, 1+9+8+0+0+0 = 198.000 Ohms ou 198 KiloOhms.


EXEMPLO 3:

Parece mais complicado mais não é. O "K" se refere a KiloOhms e é colocado no lugar da vírgula, portanto, este resistor vale 5,4 KiloOhms, ou seja, 5.400 Ohms.


EXEMPLO 4:

Para resistores abaixo de 100 Ohms pode ser colocado um "R" para referência. Veja este resistor ao lado. Não há terceiro digito, há apenas a letra "R", o que significa que ele possui 27 Ohms.


EXEMPLO 5:

Neste outro caso não foi colocado o "R" e também não há terceiro dígito, portanto a resistência é de 66 Ohms. Se o valor impresso no corpo de resistor fosse 660, significaria 66 Ohms, pois o "0" indica nenhum número.


EXEMPLO 6:

Observe que o "R" está entre os dois primeiros dígitos, isto significa que a resistência é de 6,2 Ohms. Do mesmo jeito que a letra "K" foi utilizado no EXEMPLO 3. Quanto temos um "M" no lugar da letra "R" ou "K" significa o prefixo "Mega", portanto, a resistência será em MegaOhms.


Com o passar dos anos, foram criados outros tipos de nomenclatura para resistores SMD. Essas nomenclaturas passaram a informar também o valor de tolerância destes componentes. Veja as tabelas a seguir:

Tabela 1 - Identificando resistores SMD


Esta tabela é a do sistema de nomenclatura chamada EIA-90. Os primeiros 2 dígitos são os que representam a resistência, e a letra é o multiplicador. Veja o exemplo abaixo.

EXEMPLO 7:

O número "71" vale 536 e a letra "B" vale 10, portanto, 536 multiplicado por 10 é igual a 5360 Ohms, ou seja, 5,36 KiloOhms.


EXEMPLO 8:

O número "32", de acordo com a tabela acima vale 210 e a letra "A" vale 1, portanto, 210 multiplicado por 1 é igual a 210 Ohms.


EXEMPLO 9:

O número "82" vale 698 e a letra "D" vale 1 000, portanto, 698 multiplicado por 1000 é igual a 698 mil ohms, ou seja, 698 KiloOhms.


EXEMPLO 10:

O número "9" vale 121 e a letra "S" vale 0,1, portanto, 121 multiplicado por 0,1 é igual a 12.1 Ohms. O número "0" no início do código é apenas um complemento.


Há também um sistema de nomenclatura para resistores que possuem tolerância de 2% ou 5%. Veja a tabela seguinte:

Tabela 2 - Identificando resistores SMD


Um resistor com este tipo de marcação, possui a letra na frente dos números. Veja o exemplo:


EXEMPLO 11:

O número 13 vale 330 e a letra "C" vale 100, portanto, 330 multiplicado por 100 é igual a 33 mil Ohms, ou seja, 33 KiloOhms. Do número 01 ao número 24 a tolerância é de 2 %.


EXEMPLO 12:

O número 25 vale 100 e a letra "B" vale 10, portanto, 100 multiplicado por 10 é igual a 1000 Ohms, ou seja, 1 KiloOhm. Do número 25 ao 48 a tolerância é de 5%.

 

BARRA RESISTIVA e CHIP RESISTOR


Os resistores em forma de barra não são comuns, mas são utilizados em algumas aplicações. Consistem em vários resistores colocados dentro de um único pacote. Normalmente todos possuem a mesma resistência. Veja o diagrama de uma barra de resistores:

Diagrama 1 - Barra resistiva por dentro


Veja que dentro de um componente há quatro resistores com seus terminais interligados de um lado.


Este é só um exemplo. Pode se encontrar barras de resistores muito maiores que esta. Seu uso é extremamente comum em terminações resistivas Pull-Up e Pull-Down de circuitos digitais


Imagem 2 - Barra resistiva com oito resistores (9 pinos)


CURIOSIDADE: A barra resistiva também é conhecida como "rede resistiva".


Sendo estas barras resistivas PTH criadas justamente para redução de espaço ocupado na PCB, a indústria eletrônica também criou versões de montagem em superfície (SMD), diminuindo ainda mais seu tamanho e otimizando o espaço.

As mais comuns são as barras de resistores SMD onde cada um possui seus dois terminais, igual um resistor individual qualquer. A diferença está no fato de todos eles serem 'colados' um ao lado do outro, reduzindo o espaço ocupado no circuito.


CURIOSIDADE: Estas barras resistivas com vários resistores grudados um do lado do outro também são conhecidas como "chip resistor".


Numa explicação mais aprofundada, estes resistores não estão exatamente "grudados um ao lado do outro". Na verdade, é um grande substrato onde são colocados os elementos resistivos e seus respectivos terminais, como podemos ver neste diagrama da fabricante YAGEO:

Diagrama 2 - Parte de documentação técnica da YAGEO para uma série de chips resistores


No trecho destacado em azul, é explicado a estrutura do chip resistor. Um substrato cerâmico (em geral, Alumina) onde são colocados os elementos resistivos, que são feitos de liga metálica envolta em duas mantas de vidro afim de os proteger do ambiente. O encapsulamento é resina de poliepóxido e os terminais são feitos de Estanho galvanizado a frio com Níquel.


CURIOSIDADE: Estes resistores usam uma película grossa de liga metálica resistiva, podendo serem referidos como "Thick Film Resistive Element".


Veja agora parte da documentação técnica de uma série de chip resistors da fabricante Bourns:

Diagrama 3 - Parte de documentação técnica da Bourns para uma série de chips resistores


Note que o substrato é definido como uma chapa de cerâmica de Alumina (Óxido de Alumínio) e o elemento resistivo de filme grosso (liga metálica não especificada) é protegida pela camada de vidro também. A cobertura com resina de poliepóxido e os terminais de Estanho galvanizado com Níquel não são mencionados, porém, é um padrão industrial.


Um uso extremamente comum para tais chips resistores é em terminações resistivas de memórias RAM DDR1, como podes ver na imagem abaixo:

Imagem 3 - Chips resistores aplicados nas terminações resistivas do padrão DDR1


CURIOSIDADE: As memórias RAM DDR2 e seguintes já vieram com Terminações On Die (ODT), isto é, terminações resistivas dentro do chip, acabando com essa 'fila' de chips resistores ao lado do slot.


O uso de chips resistores também é comum em sistemas Pull-Up e Pull-Down. Abaixo, deixo o link de dois exemplos de uso de Pull-Up e Pull-Down com chips resistores SMD:

-> Interface LPT (para impressoras);

-> Interface PS/2 (para mouses e teclados).


Aqui vão alguns exemplos super comuns de uso de resistores que passam despercebidos por nossos olhos...


As impressoras de jato de tinta


Todos nós, em algum momento da vida, já tivemos de usar algum medicamento cuja embalagem têm formato conta-gotas, seja um colírio para os olhos ou um anti-inflamatório. E, na escola, já utilizamos frascos de cola 'branca' com bico-cônico. Mas que diabos isso tem a ver com uma impressora?

Num frasco de medicamento ou de cola, com seu bico cônico, o líquido armazenado em seu interior não sofre com a gravidade como ocorre num funil aberto qualquer. Quando no corpo da embalagem é aplicada uma pressão mecânica, o material é expelido pelo pequeno orifício na ponta:

Imagem 4 - Como funciona um frasco de bico cônico


Numa impressora que funciona através de jato de tinta, o sistema opera de forma análoga. Entretanto, ao invés de exercer uma pressão mecânica, como ocorre na liberação de tinta em uma impressora a LASER (através de vibração por piezoeletricidade), numa impressora comum há uma ação térmica, que provoca a repentina expansão do líquido, alterando também sua viscosidade na região do respectivo orifício, como vemos no próximo diagrama:

Diagrama 4 - Como é a liberação de tinta numa impressora


Nas impressoras mais comuns ainda se utilizam cartuchos de tinta. Cada cartucho possui seu cabeçote embutido, e nele existe 'um bocado' de microfuros, cada um com seu respectivo resistor de aquecimento. Sendo assim, como dito anteriormente, cada resistor provoca a alteração localizada das propriedades da tinta, que então é depositada sobre o papel.

Quando o cartucho é tri-color (C-M-Y), existem três reservatórios nele, cada um com seu respectivo canal ligado ao cabeçote, onde as três cores são depositadas de forma independente, em paralelo.


Tanto o cartucho apenas um reservatório de tinta preta quanto o com três cores, o cabeçote é ligado à placa-mãe da impressora através de uma pequena PCB flexível de plástico PET com diversas trilhas de Cobre depositadas sobre ela:

Imagem 5 - Note as duas linhas de microfuros neste cartucho de tinta preta HP 664


Um cabeçote de cartucho pode ter 12, 24, 50 ou 100 microorifícios, sendo o mais comum 50. No caso do cartucho acima, eles estão dispostos em duas linhas paralelas.

Cada resistor é capaz de gerar até 100 °C em apenas um microssegundo, sendo necessário apenas curtíssimos pulsos elétricos para que a tinta seja ejetada dos orifícios.


Quando é uma impressora em que os reservatórios estão fixos na lateral do equipamento e há apenas mangueiras e um sistema de bombeamento os ligando aos cabeçotes de impressão, o sistema funciona da mesma forma!

 

Desembaçando o vidro do carro...


O vidro traseiro dos carros está longe da caixa do sistema de circulação de ar da cabine, que fica dentro do painel, onde se encontram evaporador do ar condicionado, radiador para o ar quente e a ventoinha com tubulações e palhetas de distribuição. Sendo assim, para-brisa e vidros das portas dianteiras são contemplados pelo desembaçador comum, todavia, lá atrás, um ponto extremamente importante para a visão do motorista, precisa ser desembaçado de outra maneira. É aí que entra a eletricidade e os resistores.

Aquecer o vidro para que a umidade evapore e ele volte a ficar transparente ao seu máximo pode ser feito de uma maneira fácil através de fios resistivos. Estes fios, em geral, possuem uma resistência demasiado baixa (entre 0,05 e 0,10 Ohms) e são distribuídos ao longo de todo o vidro, sendo ligados em paralelo.

Imagem 6 - Note as linhas laranjadas horizontais


Estas linhas são impressas no lado do vidro que fica para dentro do habitáculo, mesma face onde é aplicada a película de 'insufilm'. Desta forma, ao retira-la, o profissional deve ter um cuidado extremo para que as linhas resistivas não saiam junto filme PET, dada a fragilidade delas e a grande aderência do adesivo:

Imagem 7 - Internamente, existem três camadas: a faixa preta com borda pontilhada que contorna todo o vidro, o circuito do desembaçador e o filme PET (Insufilm)


Do lado esquerdo e direito do vidro, existe uma ligação elétrica que conecta as trilhas ao circuito de alimentação, como podemos ver na imagem abaixo:

Imagem 8 - Os terminais elétricos do vidro traseiro de uma Renault Scénic


Mas qual a potência de um vidro com desembaçador elétrico?


EXEMPLO 13:


Vamos pegar como exemplo a Scénic da imagem acima, ano 1999, que ainda possui seu vidro traseiro genuíno, fornecido pela Saint-Gobain. Ao todo são 15 trilhas ligadas em paralelo. Este vidro também possui as marcações "13V" e "222W" na parte inferior, algo bem incomum:

Imagem 9 - Especificações elétricas impressas em um vidro


Utilizando-se das fórmulas básicas pra calcular Corrente, Tensão, Resistência e Potência elétrica, podemos descobrir a corrente elétrica que este vidro 'puxa':


222 Watts / 13 Volts = 17,07 Ampéres


Agora, com outra fórmula simples, podemos saber qual a resistência elétrica necessária:


13 V / 17,07 A = 0,76 Ohms


Com isso, podemos concluir que todas as 15 trilhas, em tese, trazem uma resistência de 0,76 Ohms. Com um multímetro digital Minipa ET-2042E conseguimos identificar 0,9 Ohms, um valor próximo dos cálculos.


Mas qual a resistência de cada uma destas 15 trilhas?


(1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) + (1 / 0,76) = (1 / 19,736842) = Aprox. 0,0506 Ohms


EXEMPLO 14:


Num outro exemplo, pegamos um vidro sem qualquer especificação elétrica impressa. É um vidro traseiro da Pilkington genuíno de um FIAT Palio Attactive 2013.

Como bem sabemos, a bateria de um carro comum fornece 12 Volts, e o alternador, quando em funcionamento, mantém a tensão elétrica na faixa dos 13 Volts (podendo bater os 14 ou 14,5 Volts), ou seja, este vidro também opera com os mesmos 13 Volts da Scénic.

Com o mesmo multímetro de antes, identificamos uma resistência elétrica de 1 Ohm de resistência nas extremidades do vidro, ou seja:


13 Volts / 1 Ohm = 13 Ampéres


Multiplicando a tensão de 13 Volts pela corrente de 13 Ampéres, notamos que a potência deste desembaçador elétrico é em torno de 170 Watts.


A resistência de cada uma destas 12 trilhas é:


(1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) = (1 / 12) = Aprox. 0,083 Ohms


EXEMPLO 15:


Por fim, o vidro traseiro de um Ford Focus sedan 2006 (de primeira geração), com um vidro da Pilkington ainda original de fábrica.

São os mesmos 13 Volts de alimentação, e com 1 Ohm de resistência (de acordo com medição feita através de multímetro), ou seja, temos os mesmos 13 Ampéres, consequentemente, a mesma faixa de 170 Watts de potência.


A resistência de cada uma destas 14 trilhas é:


(1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) + (1 / 1) = (1 / 14) = Aprox. 0,071 Ohms


Através destas três análises, entendemos que há uma resistência muito baixa no vidro, permitindo que mais energia seja transformada em calor pelas trilhas e assim a umidade evapore em poucos minutos. Para evitar superaquecimento e danos no vidro (causados por muito tempo com o desembaçador ligado), existe um temporizador que desarma o relé após um tempo, que varia de veículo para veículo.


CURIOSIDADE: Quando uma trilha desta é rompida, as outras continuam funcionando (afinal, estão em paralelo). A única maneira de refazer o caminho danificado é utilizando-se de uma tinta condutiva de baixa resistência elétrica, afim de manter as propriedades e, consequentemente, um desembaçamento uniforme.

Em geral, é possível encontrar em lojas e na internet tintas condutivas a base de Prata, um elemento químico extremamente bom condutor, satisfazendo o que foi dito no parágrafo anterior.

Não deve ser utilizado grafite para este fim, pois ele possui uma alta resistência elétrica, fazendo com que a corrente flua mais pelas outras trilhas paralelas do que por aquela que foi remendada, o que prejudica a evaporação da umidade no referido ponto.


Existem veículos onde o retrovisor esquerdo e direito também possuem desembaçador. Como são espelhos, as trilhas resistivas são aplicadas na parte de trás, funcionando exatamente da mesma forma que num vidro, porém, obviamente, com valores de resistência diferentes.

 

A Sonda Lambda


A sonda Lambda é um componente fundamental para os motores de combustão interna modernos. Sem este sensor seria complicado controlar a estequiometria da mistura Ar / Combustível. Mas o que essa sonda tem a ver com resistores?

Imagem 10 - A sonda Lambda por dentro


Muito simples! Para se ter um nível de precisão onde o valor aferido pelo sensor é confiável, a sonda precisa atingir uma determinada temperatura, e isso levaria algum tempo quando o motor ainda não está aquecido, carecendo de um resistor de aquecimento.

O HC tem um artigo super completo sobre as sondas Lambda, portanto, não precisamos nos extender por aqui! Para acessar a publicação, basta CLICAR AQUI!

 

Um exemplo incomum!


Para diversificar ainda mais a lista de aplicações dos resistores, vamos citar um exemplo nada comum: A válvula termostática aquecida dos motores Zetec Rocam!

Imagem 11 - Uma válvula termostática da MTE Thomson. Perceba o conector elétrico do resistor no 'cotovelo' do componente


Para embasar um pouco, lembre-se que a válvula termostática é aquela que represa o líquido do arrefecimento no motor até que ele atinja uma temperatura determinada, quando ocorre sua liberação para o radiador. Seu uso é fundamental, tendo em vista que ela visa manter o motor sempre com um aquecimento estável, e consequentemente, uma dilatação ideal de todas as peças e consumo de combustível dentro do aceitável.


Tais motores, que equiparam alguns modelos de carros da Ford acabaram por ser adaptados para o Etanol também, porém, isso fez com que precisasse aumentar a temperatura limite do líquido de arrefecimento para a qual a válvula termostática abre, no entanto, mantendo a temperatura para abertura da válvula quando o motor é abastecido com Gasolina. Esta é a grande peculiaridade da engenharia por trás deste motor: Por causa de uma diferença de três graus célcius, optaram por intergrar um resistor na válvula termostática. Vou explicar melhor...

Quando o veículo está abastecido com Etanol, a válvula abre totalmente quando a temperatura do líquido de arrefecimento atinge 100 °C, entretanto, ao abastecer com Gasolina, a válvula precisa abrir aos 97 °C. Neste momento, o resistor entra em ação, levando a cera parafinica aos 100 °C, dilatando-a ao máximo para que o diafragma se abra por completo com o líquido de arrefecimento estando em 97 °C. Este resistor deve ter entre 13,9 e 16,5 Ω.

Aprecie a imagem abaixo:

Imagem 12 - Por dentro da válvula termostática do Zetec Rocam 1.0 e 1.6 8v


Nos outros motores flex não há esta artimanha, mas não há comparações. Por exemplo, se você for comparar o Zetec Rocam 1.6L 8v com o Renault K4M 1.6L 16v, verá que a válvula termostática do francês abre completamente com o líquido de arrefecimento em 89 °C, independente de estar abastecido com Etanol ou Gasolina.


CURIOSIDADE: A concepção de outras válvulas termostáticas segue o mesmo padrão, isto é, um conjunto base-mola-diafragma com um pino em um orifício selado contendo cera expansiva. A diferença é a ausência do resistor, e, em muitos casos a válvula e sua carcaça (flange) não são uma única peça como ocorre nestes motores Zetec. O material da flange também pode diferir, ao invés de liga de Alumínio, PA66-GF30 pode ser utilizado.

Mais uma vez, o texto ficou tão grande que precisou ser dividido em dois pedaços!


Veja o Capítulo 1.3, sobre os potenciômetros, que são uma variação dos resistores de valor fixo explicados neste artigo! Para acessar, clique aqui!

Acesse também os artigos sobre resistores LDR, Varistores, Termistores e também a série de artigos sobre capacitores!


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Caso tenha ficado com dúvidas, achou um erro ou queira mandar sugestões, mande um e-mail para hardwarecentrallr@gmail.com. Se expresse e nos ajude a melhorar!

 

FONTES e CRÉDITOS:


Desenhos, gráficos, tabelas, texto: Leonardo Ritter; Bourns; YAGEO.


Referências: Instituto Newton C. Braga; PDF da Universidade Federal de Santa Catarina sobre resistores; apostila do curso de eletrônica que cursei; Lesics Português (You Tube); Saint-Gobain; Documentos técnicos de placas-mãe presentes na biblioteca do HC; Mouser Brasil (documentos técnicos da Bourns e YAGEO).


Última atualização: 20 de Novembro de 2022.

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