La boîte à outils du fabricant contient une sélection de base d’outils de fabricant essentiels. Les outils sans lesquels nous ne pouvons pas travailler. Les planches à pain, les fers à souder, les LED sont importants, mais les résistances sont les minuscules composants dont dépendent les projets.
Peu importe le bord que nous choisissons, que ce soit Tarte aux framboises, Framboise Pi Pico ou Arduino, nous avons besoin de résistances pour protéger nos LED, diviser les tensions et fournir des valeurs précises pour nos circuits. Mais que font-ils, pourquoi en avons-nous besoin et comment pouvons-nous nous assurer que nous avons la bonne valeur ? Pour cela, nous devons faire un peu de calcul et consulter quelques fiches techniques.
Dans cette référence, nous expliquerons ce que sont les résistances, ce qu’elles font et vous dirons comment choisir la bonne résistance pour votre prochain projet.
Que sont les résistances ?
Les résistances sont des composants qui introduisent une résistance électrique dans un circuit. Généralement, ils sont utilisés pour réduire le flux de courant dans un circuit, par exemple lorsqu’ils sont utilisés avec des LED, ils empêchent la LED de consommer trop de courant.
Une LED sans résistance s’éteindra très rapidement. Les résistances peuvent également être utilisées pour créer des diviseurs de potentiel de tension, des circuits utiles qui réduiront la tension dans un circuit. Chaque fabricant aura des résistances dans ses kits. Ils viennent dans des bandes de bandolier et peuvent être achetés en paquets singuliers ou par milliers.
Pourquoi avons-nous besoin de résistances ?
L’utilisation la plus élémentaire des résistances consiste à empêcher un composant de consommer trop de courant. Prenons par exemple une LED (Light Emitting Diode). Les LED sont conçues pour faire passer le courant dans une direction et produire une petite quantité de lumière pendant leur fonctionnement. Si nous donnons aux LED autant de courant qu’elles le souhaitent, la LED s’allumera fortement mais s’éteindra rapidement. Dans certains cas, nous pouvons lui donner trop de courant à la fois, ce qui fait que la LED « saute » puis s’éteint.
Nous pouvons utiliser le calcul suivant pour déterminer la valeur exacte de la résistance.
R est la valeur de la résistance, Vs est la tension d’alimentation, Vf est la tension directe (la quantité dont le composant a besoin) et If est le courant direct.
Mettons cela en pratique. Nous avons une LED bleue connectée à une alimentation 5V. La tension directe de la LED est de 3,2 V et le courant requis est d’environ 10 mA. Le calcul ressemble donc à ceci.
Cela signifie que la valeur de R est de 180 Ohms. Dans la série standard de résistances, nous pouvons utiliser cette valeur exacte ou nous pouvons choisir une résistance de 150 ou 220 Ohm à la place. Pour les tâches de base, la valeur exacte n’est pas essentielle, mais lors de la conception de circuits pour des appareils professionnels/industriels ou de haute précision, vous devrez utiliser les valeurs exactes. Les valeurs exactes peuvent être trouvées dans la fiche technique des composants ou sur la page produit de votre magasin choisi.
Pour la plupart des applications d’amateur/fabricant, nous pouvons choisir la valeur la plus proche dont nous disposons. Nous privilégions souvent une résistance 220 / 330 Ohm pour nos LED.
Les résistances peuvent également être utilisées pour tirer vers le haut ou vers le bas une broche GPIO. Une résistance de rappel tirera une broche vers le haut en connectant une alimentation en tension à une broche. Une résistance pull down tirera une broche vers GND. Nous avons utilisé une résistance de 10K Ohm avec un capteur de température DHT22 pour tirer la broche de données haute en utilisant l’alimentation 3.3V.
Les résistances peuvent également être utilisées pour faire chuter les tensions d’un niveau à un autre. C’est ce qu’on appelle un diviseur de tension et il est couramment utilisé dans les potentiomètres pour faire varier la tension.
Pour créer un diviseur de tension, nous devons utiliser cette équation.
Vout est la tension que nous voulons.
Vin est la tension d’entrée.
R1 est la valeur de la première résistance.
R2 est la valeur de la seconde résistance.
Donc, pour notre diviseur de tension, nous voulons convertir la tension d’entrée de 5 V en environ 3,3 V. Ce procédé est couramment utilisé lorsque nous devons changer la tension logique d’un composant, par exemple le HC-SR04. Le capteur de distance à ultrasons HC-SR04 utilisait à l’origine une logique 5V, et donc la broche d’écho, qui s’active lorsque le son rebondit sur un objet, enverra 5V au GPIO.
Pour un Arduino, c’est ok. Pour un Raspberry Pi, cela peut endommager la broche, voire le Pi. Nous utilisons deux résistances, R1 une résistance de 1K Ohm (en haut) et R2 une résistance de 2,2K Ohm (en bas) pour créer un diviseur de tension. Les jambes de R1 et R2 vont dans la même rangée de la planche à pain. Dans R1, nous fournissons 5V et dans R2, nous nous connectons à GND. Là où les jambes de R1 et R2 se rencontrent se trouve la tension de sortie, qui devrait être de 3,4375 V, bien dans la tolérance du GPIO de 3,3 V.
Le calcul fonctionne en additionnant R1 et R2 ensemble (1000 + 2200 = 3200) puis on divise la valeur de R2 par cela (2200 / 3200 = 0.6875) et enfin on multiplie par la tension d’entrée (5 8 0.6875 = 3.4375V).
Comment choisir la bonne résistance ?
Les résistances ont des bandes de couleur autour de leur axe. Ces bandes sont un système de code que nous pouvons utiliser pour identifier la valeur d’une résistance. Il y a quatre, cinq et six bandes mais les plus courantes sont quatre. En fait, les résistances à quatre bandes sont les plus faciles à lire.
Prenons cette résistance comme exemple. Les bandes sont imprimées sur la résistance mais la bande finale, la tolérance, est imprimée sur l’un des « renflements » à l’extrémité de la résistance. On peut voir que la première bande est jaune et la seconde est violette. Cela nous donne une valeur de 47. La troisième bande est le multiplicateur, dans ce cas le rouge est 100. Si nous faisons le calcul, 47 x 100 = 4700. Nous avons une résistance de 4700 Ohm, généralement appelée résistance de 4,7K Ohm . La bande finale est la tolérance. Notre bande de tolérance est en or, ce qui signifie que nous avons une tolérance de 5 %, elle peut être supérieure ou inférieure de 5 % à la valeur de 4,7 K Ohm.
Les résistances à cinq bandes offrent une précision supplémentaire et utilisent un troisième chiffre supplémentaire pour composer la précision. La troisième bande de la même résistance de 4,7K Ohm est maintenant noire, ce qui fait référence à zéro. La quatrième bande est le multiplicateur et la cinquième est notre tolérance.
Ce tableau fournit une référence rapide qui peut être appliquée aux résistances à quatre et cinq bandes.
Vérification de vos résistances
Parfois, il peut être difficile d’identifier correctement une résistance par son code couleur. Il peut être ancien, endommagé ou mal imprimé. Si tel est le cas, nous pouvons vérifier notre résistance à l’aide d’un multimètre.
Les multimètres sont un outil indispensable pour les makers. Entre autres caractéristiques, les multimètres peuvent mesurer les tensions, le courant et vérifier la continuité dans un circuit. Il existe deux multimètres courants, à sélection automatique et manuel. La gamme automatique essaie de détecter la lecture et de la placer dans une plage. Pour le manuel, nous devons définir la plage.
Pour les multimètres à sélection automatique
1. Tournez le cadran sur le symbole Ω (Ohm) et appuyez sur le bouton d’alimentation. Certains multimètres s’allument lorsque le cadran est tourné, tandis que d’autres ont un bouton d’alimentation.
2. Enroulez une jambe de la résistance autour d’une sonde. Les résistances n’ont pas de polarité, nous pouvons donc connecter l’une ou l’autre jambe à la sonde.
3. Enroulez l’autre jambe autour de la sonde restante.
4. Lisez la valeur sur l’écran. Donnez-lui quelques instants pour s’installer avant de prendre une lecture.
Pour multimètres manuels
1. Tournez le cadran sur le symbole Ω (Ohm) et sélectionnez la gamme la plus basse. Appuyez sur le bouton d’allumage.
2. Enroulez une jambe de la résistance autour d’une sonde. Les résistances n’ont pas de polarité, nous pouvons donc connecter l’une ou l’autre jambe à la sonde.
3. Enroulez l’autre jambe autour de la sonde restante.
4. Lisez la valeur sur l’écran. Donnez-lui quelques instants pour s’installer avant de prendre une lecture.
5. Si la lecture indique OL ou brouillée, remontez d’une plage jusqu’à ce que vous voyiez une valeur stable. C’est le multimètre qui essaie de nous dire que notre lecture est hors plage, normalement supérieure au réglage manuel que nous avons utilisé.
