Como usar resistores em um projeto

Resistência é futi… Tensão dividida pela Corrente

O kit de ferramentas do fabricante tem uma seleção básica de ferramentas essenciais do fabricante. As ferramentas sem as quais não podemos trabalhar. Placas de ensaio, ferros de solda, LEDs são importantes, mas os resistores são os pequenos componentes dos quais os projetos dependem.

Não importa qual borda escolhermos, seja Raspberry Pi, Raspberry Pi Pico ou Arduino, precisamos de resistores para proteger nossos LEDs, dividir tensões e fornecer valores precisos para nossos circuitos. Mas o que eles fazem, por que precisamos deles e como podemos ter certeza de que temos o valor correto? Para isso precisamos fazer um pouco de matemática, e consultar alguns datasheets.

Nesta referência, explicaremos o que são resistores, o que eles fazem e informaremos como escolher o resistor correto para seu próximo projeto.

Resistores são componentes que introduzem resistência elétrica em um circuito. Normalmente, eles são usados ​​para reduzir o fluxo de corrente em um circuito, por exemplo, quando usados ​​com LEDs, eles impedem que o LED consuma muita corrente.

Um LED sem resistor irá queimar-se muito rapidamente. Os resistores também podem ser usados ​​para criar divisores de potencial de tensão, circuitos úteis que reduzirão a tensão em um circuito. Todo fabricante terá alguns resistores em seus kits. Eles vêm em tiras de bandoleira e podem ser comprados em embalagens individuais ou aos milhares.

O uso mais básico dos resistores é impedir que um componente consuma muita corrente. Tomemos, por exemplo, um LED (diodo emissor de luz). Os LEDs são projetados para passar a corrente em uma direção e produzir uma pequena quantidade de luz enquanto operam. Se dermos aos LEDs tanta corrente quanto eles quiserem, o LED acenderá intensamente, mas logo queimará. Em alguns casos, podemos fornecer muita corrente de uma só vez, fazendo com que o LED "estoure" e depois morra.

Podemos usar o seguinte cálculo para determinar o valor exato do resistor.

R é o valor do resistor, Vs é a tensão de alimentação, Vf é a tensão direta (a quantidade que o componente precisa) e If é a corrente direta.

Vamos colocar isso em prática. Temos um LED azul conectado a uma fonte de 5V. A tensão direta do LED é de 3,2V e a corrente necessária é de cerca de 10mA. Então o cálculo fica assim.

Isso significa que o valor de R é 180 Ohms. Na série padrão de resistores, podemos usar esse valor exato ou podemos escolher um resistor de 150 ou 220 Ohm. Para tarefas básicas, o valor exato não é essencial, mas ao projetar circuitos para dispositivos profissionais/industriais ou de alta precisão, você precisará usar os valores exatos. Os valores exatos podem ser encontrados na ficha técnica dos componentes ou na página do produto da loja escolhida.

Para a maioria das aplicações de hobby/maker, podemos escolher o valor mais próximo que temos. Muitas vezes, preferimos um resistor de 220/330 Ohm para nossos LEDs.

Os resistores também podem ser usados ​​para puxar para cima ou para baixo um pino GPIO. Um resistor pull up puxará um pino alto conectando uma fonte de tensão a um pino. Um resistor pull down puxará um pino para baixo para GND. Usamos um resistor de 10K Ohm com um sensor de temperatura DHT22 para aumentar o pino de dados usando a fonte de 3,3V.

Os resistores também podem ser usados ​​para reduzir as tensões de um nível para outro. Isso é chamado de divisor de tensão e é comumente usado em potenciômetros para variar a tensão.

Para criar um divisor de tensão, precisamos usar esta equação.

Vout é a voltagem que queremos.

Vin é a tensão de entrada.

R1 é o valor do primeiro resistor.

R2 é o valor do segundo resistor.

Portanto, para nosso divisor de tensão, queremos converter a tensão de entrada de 5V para cerca de 3,3V. Este processo é comumente utilizado quando precisamos alterar a tensão lógica de um componente, por exemplo o HC-SR04. O sensor de distância ultrassônico HC-SR04 originalmente usava lógica de 5V e, portanto, o pino de eco, que é ativado quando o som é refletido em um objeto, enviará 5V para o GPIO.

Para um Arduino, isso está ok. Para um Raspberry Pi, pode danificar o pino ou até mesmo o Pi. Estamos usando dois resistores, R1 um resistor de 1K Ohm (superior) e R2 um resistor de 2,2K Ohm (inferior) para criar um divisor de tensão. As pernas de R1 e R2 vão para a mesma linha da protoboard. Em R1 fornecemos 5V e em R2 nos conectamos ao GND. Onde as pernas de R1 e R2 se encontram é a tensão de saída, que deve ser 3,4375V, bem dentro da tolerância do GPIO de 3,3V.