Calcula el voltaje de salida, la corriente de circuito y la potencia disipada en tiempo real.
¿Qué es un divisor de voltaje o tensión?
Un divisor de voltaje (también conocido como divisor de tensión) es uno de los circuitos pasivos más fundamentales en la electrónica. Su función principal es tomar un voltaje de entrada determinado (Vin) y reducirlo a un voltaje de salida menor (Vout) utilizando dos o más resistencias conectadas en serie.
Fórmula del divisor de voltaje
El cálculo del voltaje de salida se basa directamente en la Ley de Ohm. Cuando dos resistencias están en serie, la misma corriente fluye a través de ambas, lo que permite deducir la siguiente fórmula general:
Donde:
- Vin: Voltaje total entregado por la fuente de alimentación.
- R₁: Resistencia conectada en el lado de alto voltaje (entre Vin y Vout).
- R₂: Resistencia conectada a tierra o masa (entre Vout y GND).
- Vout: Voltaje resultante medido en el punto intermedio entre R₁ y R₂ con respecto a tierra.
Aplicaciones prácticas de los divisores de voltaje
Los divisores de tensión son ampliamente utilizados en proyectos de mecatrónica, robótica y automatización. Algunas de sus aplicaciones más comunes incluyen:
- Adaptación de niveles lógicos: Reducir señales de 5V (como las de un Arduino Uno) a 3.3V para evitar dañar pines de lectura en microcontroladores más sensibles como el ESP32, ESP8266 o Raspberry Pi.
- Lectura de sensores analógicos: Utilizar resistencias variables como fotorresistencias (LDR), termistores (NTC/PTC) o potenciómetros para convertir variaciones de resistencia física en variaciones de voltaje medibles.
- Medición de baterías: Escalar el voltaje de una batería (por ejemplo, de 12V o 24V) a un rango seguro de 0 a 5V para monitorear su nivel de carga desde un pin analógico (ADC).
Limitación importante: El «Efecto Carga»
Un error muy común al empezar en electrónica es intentar usar un divisor de voltaje para alimentar motores, focos, servomotores o circuitos integrados de alto consumo.
Al conectar una carga que consume corriente en el nodo de salida (Vout), esa carga actúa como una resistencia en paralelo con R₂, cambiando drásticamente la resistencia equivalente y provocando que el voltaje caiga drásticamente. Para alimentar dispositivos que requieren corriente, se debe utilizar un regulador de voltaje lineal (como el LM7805) o un convertidor DC-DC Buck.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
¿Qué sucede si R₁ y R₂ tienen el mismo valor?
Si ambas resistencias son idénticas (por ejemplo, ambas de 10 kΩ), el voltaje de salida (Vout) será exactamente la mitad del voltaje de entrada (Vin / 2).
¿Cómo elegir el valor adecuado de las resistencias?
Se recomienda utilizar valores en el rango de 1 kΩ a 100 kΩ. Si usas resistencias muy bajas (ej. 10 Ω), fluirá mucha corriente, generando desperdicio de energía y calentamiento. Si usas valores extremadamente altos (ej. 10 MΩ), la lectura del pin analógico del microcontrolador puede volverse inestable debido a la impedancia de entrada.
¿Por qué mi resistencia se calienta?
Las resistencias estándar habitualmente disipan hasta 0.25 Watts (1/4 W). Si la potencia disipada calculada en R₁ o R₂ supera este límite, la resistencia se calentará en exceso e incluso podría quemarse. Para solucionarlo, incrementa el valor en Ohmios de las resistencias o utiliza resistencias de mayor vataje (1W o 5W).