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Resistencia de derivación: ¿Qué es y cómo funciona?

Una resistencia en derivación le ayuda a medir la corriente eléctrica convirtiéndola en una caída de voltaje pequeña y legible.En esta guía, aprenderá qué es una resistencia en derivación, cómo está construida y cómo funciona en los circuitos.También verá los diferentes tipos disponibles y cómo usarlos con herramientas como multímetros, osciloscopios, voltímetros y amperímetros.Al final, comprenderá cómo las resistencias en derivación hacen que la medición de corriente sea simple, precisa y confiable.

Catálogo

Figura 1. Ejemplos de resistencias en derivación

¿Qué es una resistencia en derivación?

Una resistencia en derivación, también llamada resistencia de detección de corriente, es un componente de precisión diseñado para medir la corriente eléctrica produciendo una pequeña caída de voltaje proporcional.Se coloca en serie con la carga para que toda la corriente fluya a través de él.A medida que pasa la corriente, la resistencia genera un voltaje que sigue la ley de Ohm (V = I × R).

Las resistencias de derivación se utilizan ampliamente en sistemas de gestión de baterías (BMS), controladores de motores, monitoreo de energía y circuitos de medición de energía.Proporcionan una forma confiable y lineal de traducir la corriente en una señal de voltaje medible para una detección de corriente de precisión en electrónica analógica y digital.

Estructura de una resistencia en derivación

Figura 2. Estructura de una resistencia en derivación

La estructura de una resistencia en derivación está diseñada para brindar resistencia mecánica, estabilidad térmica y alta precisión de medición.Su construcción le permite manejar grandes corrientes mientras mantiene la resistencia casi constante bajo condiciones cambiantes de temperatura y carga.

Una derivación típica consta de tres secciones principales: placas de manganina, terminales de cobre y el elemento resistivo.

• Las placas de manganina forman el corazón de la resistencia.Esta aleación (cobre, manganeso, níquel) se selecciona por su bajo coeficiente de resistencia a la temperatura (TCR), lo que garantiza precisión incluso bajo un flujo de corriente intenso.

• Se colocan terminales de cobre en ambos extremos para conectar la derivación al circuito principal.Tienen una conductividad excelente y un EMF térmico bajo, lo que ayuda a mantener una medición de voltaje limpia.

• Entre estas terminales se encuentra el elemento de derivación resistivo, la parte donde ocurre la caída de voltaje real.Este voltaje se detecta entre dos terminales precisos y se envía a un dispositivo de medición como un amperímetro o ADC.

¿Cómo funciona una resistencia en derivación?

Figura 3. Principio de funcionamiento de una resistencia en derivación

El principio de funcionamiento de una resistencia en derivación es simple y se basa directamente en la ley de Ohm.Cuando se colocan en serie con la carga, la misma corriente fluye a través de ambos.La resistencia genera una pequeña caída de voltaje a través de sus terminales, denotada como V_DESVIACIÓN = I×R_DESVIACIÓN

Esta caída de voltaje es demasiado pequeña para afectar el funcionamiento del circuito, pero lo suficientemente grande como para medirla.Los cables de detección conectados a través de la derivación captan este voltaje y lo entregan a un circuito de medición (como un ADC o amplificador).Luego, el voltaje medido se convierte matemáticamente en corriente usando el valor de resistencia conocido.Debido a que la resistencia de la derivación es fija y lineal, la relación entre corriente y voltaje permanece constante.Este método se prefiere en fuentes de alimentación, analizadores de baterías y medidores de energía.

Comparación de tipos de derivaciones

Especificación	Fijo Resistencia de derivación	Ajustable Resistencia de derivación	Montaje en superficie (SMD) Resistencia de derivación	Orificio pasante Resistencia de derivación	Alambre enrollado Resistencia de derivación	Tira de metal Resistencia de derivación
Construcción Tipo	Sólido elemento resistivo	Recortable camino resistivo	delgado metal o película sobre cerámica	alambre o elemento pelado con cables	Precisión alambre enrollado en el núcleo	Sólido tira de aleación de metal
Resistencia Rango	1 mΩ – 1 Ω	10 mΩ – 100 Ω (ajustable)	0,5 mΩ – 1 Ω	1 mΩ – 10 Ω	1 mΩ – 100 Ω	0.1 mΩ – 10 mΩ
Tolerancia	±1 % a ±5 %	±0,5 % (después de recortar)	±0,1 % a ±1 %	±1 % a ±5 %	±0,1 % a ±1 %	±0,1 % a ±0,5 %
Temperatura Coeficiente (TCR)	50 – 200 ppm/°C	25 – 150 ppm/°C	25 – 100 ppm/°C	50 – 200 ppm/°C	5 – 50 ppm/°C	<20 ppm/°C
poder Calificación	0,25 W-5W	0,25 W – 2 W	0,125 W-3W	0,5 W-10W	1 W-50W	1 W – 36 W
Precisión	Medio	Ajustable alto	Alto	Medio	muy alto	muy alto
Estabilidad	moderado	Ajustable con el tiempo	Excelente	bueno	Excelente	Excelente
Montaje Tipo	PCB / Chasis	PCB	PCB (SMD)	PCB /Panel	panel / PCB	PCB / Barra de autobús
Tamaño / Factor de forma	Medio	Medio	muy pequeño	Más grande	voluminoso	Compacto / perfil bajo
Frecuencia Respuesta	moderado	moderado	Alto	Bajo moderar	Bajo	muy alto
Inductancia	Bajo	Bajo	muy bajo	moderado	superior (debido al bobinado del cable)	Extremadamente bajo
Costo Nivel	Bajo	Medio	Medio	Medio	Alto	Medio
común Materiales	metales película, aleación	Carbono o película metálica	NiCr o manganina	aleación alambre	manganina / Alambre de Constantán	Cobre-manganina aleación
Aplicaciones	poder monitoreo, detección de CC	calibración, instrumentos de laboratorio	Actual detección en circuitos compactos	industriales tableros de potencia	Precisión medición actual	Automotriz y módulos de potencia
Ventajas	Sencillo, barato	Ajustable exactitud	compacto, bajo ruido	Alto manejo de potencia	muy preciso, estable	Alto TCR actual y bajo

Instrumentos y medición de corriente mediante resistencias en derivación

Diferentes instrumentos utilizan resistencias en derivación de formas específicas para medir la corriente con precisión.Los siguientes ejemplos describen cada método de medición y la función de la derivación en cada configuración.

Medición de corriente con un multímetro digital

Figura 4. Medición de corriente con un multímetro digital

En este método, un multímetro digital (DMM) mide la caída de voltaje a través de la resistencia en derivación (Rshunt).Las sondas del multímetro están conectadas directamente a los terminales de derivación.A medida que pasa la corriente, el DMM convierte el voltaje generado en una lectura de corriente usando la fórmula I = V/R.Esta configuración es ideal para mediciones de corriente CC y CA de baja frecuencia, ya que proporciona lecturas rápidas y precisas con un mínimo esfuerzo de configuración.

Medición de corriente con un osciloscopio

Figura 5. Medición de corriente con un osciloscopio

Un osciloscopio proporciona una vista de la forma de onda actual.La resistencia en derivación se coloca en serie con la carga y las sondas del osciloscopio miden la caída de voltaje a través de ella.La forma de onda resultante revela cambios de corriente a lo largo del tiempo, transitorios y características de ondulación de CA.Este método se usa comúnmente para conmutar fuentes de alimentación, variadores de motor y circuitos de pulsos donde el comportamiento de la corriente cambia dinámicamente.

Medición de corriente con un voltímetro

Figura 6. Medición de corriente con un voltímetro

Cuando se utiliza un voltímetro, se conecta en paralelo a la resistencia en derivación.El pequeño voltaje medido corresponde directamente a la corriente que fluye a través de la resistencia.Conociendo la resistencia exacta, se puede calcular la corriente.Este método es simple, asequible y adecuado para circuitos donde la corriente permanece estable, como la medición de potencia de CC o las configuraciones de prueba de baterías.

Medición de corriente con un amperímetro

Figura 7. Medición de corriente con un amperímetro

Un amperímetro es un voltímetro combinado con una resistencia de derivación interna.Cuando se inserta en serie con la carga, permite que la mayor parte de la corriente pase a través de la derivación mientras que una pequeña porción del voltaje impulsa la pantalla del medidor.Este método es conveniente para lecturas de corriente continua en experimentos educativos y de laboratorio.La derivación garantiza lecturas precisas con una caída de voltaje insignificante y una interferencia mínima con el circuito.

Ventajas de utilizar una resistencia en derivación

• Alta precisión de medición para corrientes CA y CC

• Construcción sencilla y de bajo coste.

• Relación tensión-corriente lineal y predecible

• Rendimiento confiable en condiciones difíciles

• Fácil de integrar en sistemas de monitoreo analógicos y digitales

Desventajas de usar una resistencia en derivación

• Generación de calor a altos niveles de corriente.

• Pérdida de energía pequeña pero inevitable debido a una caída de voltaje

• La precisión puede variar con el tiempo sin calibración

• Efectividad limitada en frecuencias muy altas

• Requiere compensación de temperatura para trabajos de precisión

Conclusión

Las resistencias en derivación son importantes en los sistemas de medición eléctrica porque proporcionan una forma sencilla y precisa de medir la corriente.Su diseño preciso y rendimiento estable los hacen útiles tanto en circuitos analógicos como digitales.Aunque funcionan de manera confiable y mantienen una buena linealidad, se deben considerar cuestiones como la acumulación de calor y la desviación de la calibración.En general, las resistencias en derivación son una opción confiable y eficiente para una medición de corriente precisa en muchas aplicaciones.