Resistori
Imparare l'elettronica attraverso la sperimentazione e la simulazione al computer.
a cura del prof. Mauro Arcangeli
Learn electronics through experimentation and computer simulation.
Resistori, trimmer e Potenziometri
Un resistore è un componente elettronico progettato per introdurre una resistenza al flusso di corrente in un circuito elettrico. La resistenza è misurata in Ohm (Ω) e rappresenta la difficoltà che il resistore oppone al passaggio della corrente.
I resistori sono ampiamente utilizzati in elettronica per vari scopi, come limitare la corrente attraverso un LED o altri componenti, polarizzare un transistor, suddividere la tensione in un circuito (partitore di tensione), creare filtri RC, RL, filtri crossover ( vedere la sezione Reti elettriche in regime sinusoidale ) e molte altre applicazioni.
Ecco le caratteristiche più importanti di un resistore:
Valore della resistenza: Questo è il parametro principale di un resistore ed è misurato in ohm (Ω). I resistori possono avere valori di resistenza standard come 1 ohm, 10 ohm, 100 ohm e così via seguendo uno schema di normalizzazione.
Potenza nominale: I resistori hanno una potenza massima che possono dissipare senza subire danni. Questa potenza è misurata in Watt (W). È importante selezionare un resistore con una potenza nominale sufficiente per evitare surriscaldamenti. Se un resistore ha una potenza (P) massima di 5W, significa che il prodotto della tensione (V) ai sui capi per la corrente (I) che lo attraversa, non deve superare il valore 5.
P=V x I oppure I x I x R oppure (V x V) : R
L'immagine seguente riporta una serie di resistori di varie potenze, a partire da quelli più grandi, realizzati in ceramica (10W o 5W) fino a quelli più piccoli da 0,25W.
In basso (rettangolino nero con 9 pin), è rappresentata una rete resistiva contenente 8 resistori opportunamente collegati, normalmente utilizzata in sistemi digitali.
Tolleranza: La tolleranza indica quanto il valore reale del resistore può variare rispetto al suo valore nominale. Ad esempio, un resistore con una tolleranza del 5% e un valore nominale di 100 Ohm può avere un valore reale compreso tra 95 Ohm e 105 Ohm.
Tipo di resistore: Ci sono diversi tipi di resistori, tra cui resistori a film metallico, resistori a strato di carbone, resistori a strato di ossido di metallo, resistori variabili (trimmer e potenziometri), resistori specializzati come quelli sensibili alla temperatura (NTC e PTC) e resistori sensibili alle variazioni di luminosità (Fotoresistori).
Colore delle bande: I resistori spesso hanno bande colorate sulla loro superficie per indicare il valore della resistenza e la tolleranza. Questo sistema è noto come codice dei colori dei resistori. Nell' immagine seguente è riporteto il codice dei colori valido per i resistori provvisti di quattro bande colorate, tre relative al valore ed una relativa alla tolleranza. Esistono anche resistori di precisione codificati con un codice dei colori a 5 bande, 4 relative al valore ed una relativa alla tolleranza. Per la corretta lettura, il resistore deve essere posizionato con la banda della tolleranza a destra.
Il codice dei colori dei resistori, presentato di seguito, è tratto dal testo "Imparare l'elettronica partendo da zero ", pubblicato nel 2002 dalla rivista Nuova Elettronica. Quest'ultima ha svolto un ruolo significativo nella formazione di numerosi tecnici nel settore elettronico dal 1969 al 2012. Personalmente, ho regolarmente acquistato la rivista dagli anni '80 fino alla sua chiusura.
Attualmente, è possibile accedere alle riviste e ai volumi pubblicati da Nuova Elettronica tramite il sito archive.org
Esempio: se abbiamo un resistore con i colori Arancio, Arancio, Rosso; il suo valore sarà di 3300 Ohm o 3.3 KOhm.
Diversi anni fa, ho realizzato uno Strumento Virtuale utile al riconoscimento del valore di un resistore in base al colore delle bande. Inoltre il programma calcola automaticamente la tolleranza e segnala se il valore risulta nella serie normalizzata.
Resistori variabili (Trimmer e Potenziometri)
Un trimmer resistivo, è un tipo di resistore variabile progettato per la regolazione fine e precisa della resistenza in un circuito elettronico. A differenza dei potenziometri standard, i trimmer resistivi sono spesso di dimensioni più ridotte e sono progettati per essere regolati occasionalmente o durante la fase di messa a punto o taratura di un circuito e normalmente vengono montati direttamente sul circuito stampato e non restano poi accessibili una volta chiuso il circuito nel contenitore. Il Trimmer esiste anche in versione multigiro, il trimmer multigiro, anche chiamato trimmer a corsa lunga, è una variante del resistore variabile che offre un maggiore numero di giri per regolare la resistenza rispetto a un tradizionale trimmer ad un solo giro. Questo design consente una regolazione più precisa e fine della resistenza nel circuito.
Il Potenziometro, disponibile in versione rotativa e slide, è un componente elettronico che fornisce una resistenza variabile controllabile. È spesso utilizzato per regolare la tensione in un circuito o per controllare il volume di un dispositivo audio.
Ecco una spiegazione dettagliata su come funziona un potenziometro:
Struttura fisica: Un potenziometro è composto da un resistore a forma di striscia o bobina che ha tre terminali. Due terminali sono collegati a entrambe le estremità della resistenza e costituiscono il percorso principale per la corrente. Il terzo terminale è collegato a un cursore o a un punto mobile che può spostarsi lungo la lunghezza del resistore.
Funzione del cursore: Il cursore è il punto di contatto mobile che può essere spostato manualmente lungo la lunghezza del resistore. La posizione del cursore determina la quantità di resistenza attraverso la quale la corrente deve fluire. Se il cursore è vicino a un'estremità, la resistenza totale è più vicina al valore massimo; se è vicino all'altra estremità, la resistenza totale è più vicina al valore minimo.
Applicazioni comuni:
Controllo del volume: Nei circuiti audio, i potenziometri vengono spesso utilizzati per regolare il volume. Il potenziometro controlla la quantità di segnale audio che raggiunge l'amplificatore o il diffusore.
Controllo della luminosità: Nei circuiti di illuminazione, i potenziometri possono regolare la luminosità di una lampadina o di una serie di lampadine.
Regolazione della tensione: In alcuni circuiti, esempio gli alimentatori, i potenziometri vengono utilizzati per regolare la tensione di uscita.
Tipi di potenziometri:
Lineare: La variazione della resistenza è proporzionale allo spostamento del cursore. È spesso indicato come "B" (linear B).
Logaritmico (o audio): La variazione della resistenza segue una scala logaritmica, ideale per applicazioni audio in quanto l'orecchio umano percepisce il volume in modo logaritmico. È spesso indicato come "A" (logaritmic A).
Simbolo circuitale: Il simbolo di un potenziometro, simile a quello di un trimmer, in un circuito è rappresentato da una resistenza con una freccia che indica il cursore. I terminali estremi sono rappresentati da due linee, e il terminale del cursore è spesso indicato da una freccia che parte dalla resistenza.
Di seguito la simulazione del funzionamento di un potenziometro con MicroCap:
In Ambiente MicroCap, il potenziometro non esiste come componente ma come macro che ne simula il funzonamento. L'immagine seguente mostra il percorso che si deve fare per trovare la macro:
Una volta piazzato il componente, si apre la solita finestra di configurazione dove andranno inseriti:
- Il valore in Ohm del trimmer o Potenziometro
- La percentuale di resistenza prelevata dal cursore, valore 0..100%
Anche a simulazione avviata, tramite Analysis>Dynamic DC , si possono modificare nuovamente i parametri facendo doppio clic sul componente per riaprire la finestra di configurazione e confermare con OK.
Oltre la regolazione di una tensione, possiamo simulare il funzionamento del potenziometro come regolazione del livello di un segnale, come mostrato di seguito:
In questo caso, il potenziometro è stato regolato al 50%, quindi l'ampiezza del segnale prelevato in uscita (colore blu) è la metà del segnale d' ingresso (colore rosso).
Quando si esegue l'analisi nel dominio del tempo, in presenza di un generatore di segnale, bisogna avviare la simulazione al transitorio (Analysis>Transient ) e configurare in modo adeguato il tempo di analisi, in base alla frequenza impostata nel generatore di segnale.
Il file MicroCap usato per la simulazione del potenziometro in continua è disponibile QUI
Il file MicroCap usato per la simulazione del potenziometro in alternata, già configurato è disponibile QUI
