Corso elettronica parte 2 in questa pagina: A cosa servono le resistenze I valori standard delle resistenze Tabella codice dei colori Come si legge codice colori resistenze Resistenze a filo Resistenze in serie e in parallelo Trimmer, potenziometri, fotoresistenze, loro utilizzo e esempi Simboli grafici componenti
Basilari in ogni circuito elettronico sono le resistenze, di varie forme, materiali costruttivi, capacità di dissipazione in watt e valore ohomico. Il valore ohmico di ogni resistenza non è mai indicato sul suo corpo con un numero, ma con fasce di diverso colore, valore indispensabile da comprendere e decifrare per sapere quanti ohm ha la resistenza che si andrà ad inserire nel circuito da realizzare. RESISTENZE = unità di misura in OHM Non tutti i materiali sono ottimi conduttori di elettricità. Quelli che contengono molti elettroni liberi, come ad esempio oro - argento - rame - alluminio - ferro - stagno, sono ottimi conduttori di elettricità. I materiali che contengono pochissimi elettroni liberi, come ad esempio ceramica - vetro - legno - plastica - sughero, non riescono in nessun modo a far scorrere gli elettroni e per questo sono chiamati isolanti. Esistono inoltre dei materiali intermedi che non sono né conduttori né isolanti, come ad esempio il nichelcromo, la costantana e la grafite. Tutti i materiali che offrono una resistenza a far scorrere gli elettroni vengono utilizzati in elettronica per costruire resistenze - potenziometri - trimmer, cioè dei componenti che rallentano il flusso degli elettroni. L’unità di misura della resistenza elettrica, indicata con la lettera greca omega Ω , è l’ohm. Un ohm corrisponde alla resistenza che gli elettroni incontrano passando attraverso una colonna di mercurio lunga 1.063 millimetri (1 metro e 63 millimetri), del peso di 14,4521 grammi, posta ad una temperatura di 0 gradi. Oltre al valore ohmico, la resistenza ha un altro parametro molto importante: la potenza massima in watt che è in grado di dissipare senza essere distrutta. Troverete perciò in commercio resistenze composte da polvere di grafite che hanno una potenza di 1/8 - 1/4 di watt, altre di dimensioni leggermente maggiori da 1/2 watt ed altre ancora, molto più grandi, da 1 - 2 watt (vedi fig.43). Per ottenere resistenze in grado di dissipare potenze sull’ordine dei 3 - 5 - 10 - 20 - 30 watt si u- tilizza del filo di nichelcromo (vedi fig.47).	A COSA servono le RESISTENZE Una resistenza posta in serie ad un circuito provoca sempre una caduta di tensione perché frena il passaggio degli elettroni. Se ad un conduttore in grado di lasciar passare un elevato numero di elettroni colleghiamo in serie un componente in grado di frenare il loro passaggio, è intuitivo che il loro flusso viene rallentato. Per spiegarci meglio possiamo paragonare la resistenza ad una strozzatura nel tubo di un impianto idraulico (vedi fig.44). Se il tubo non presenta nessuna strozzatura l’acqua scorre al suo interno senza incontrare nessu- na resistenza. Se lo restringiamo leggermente la strozzatura ridurrà la pressione dell’acqua, e se lo restringere- mo ulteriormente l’acqua incontrerà una resistenza maggiore a proseguire. Le resistenze vengono utilizzate in elettronica per ridurre la pressione, vale a dire la tensione in volt. Quando una corrente elettrica incontra una resi- stenza che impedisce agli elettroni di scorrere liberamente questi si surriscaldano. Molti dispositivi elettrici sfruttano questo surriscaldamento per produrre calore. Ad esempio nel saldatore è presente una resistenza di nichelcromo che surriscaldandosi fa au- mentare a tal punto la temperatura sulla punta di rame da far sciogliere lo stagno utilizzato nelle stagnature. Anche nei ferri da stiro è presente una resistenza calcolata in modo da far raggiungere alla pia- stra una temperatura sufficiente per stirare i nostri indumenti senza bruciarli. All’interno delle lampadine è presente una resistenza di tungsteno in grado di raggiungere ele- vate temperature senza fondersi e gli elettroni surriscaldandola la rendono incandescente a tal punto da farle emettere una luce.
Fig.43 Le resistenze da 1/8 - 1/4 - 1/2 - 1 watt utilizzate in elettronica hanno la forma di piccoli cilindri provvisti di due sottili terminali. In queste resistenze il valore ohmico si ricava dalle quattro fasce colorate stampigliate sui loro corpi (vedi fig.46). Le resistenze da 3 - 5 - 7 - 10 - 15 watt hanno un corpo rettangolare in ceramica con sopra stampigliato il loro valore ohmico e la loro potenza in watt. Fig.44 Possiamo paragonare una “resistenza” ad una strozzatura posta in serie ad un conduttore per ridurre il regolare flusso di elettroni. Una resistenza con un “basso” valore ohmico (media strozzatura) ridurrà molto meno il flusso degli elettroni rispetto ad una resistenza con un “elevato” valore ohmico (strozzatura maggiore). Fig.45 Le 4 fasce colorate che appaiono sul corpo delle resistenze servono per ricavare il loro valore ohmico. Nella Tabella sottostante i valori Standard. VALORI STANDARD delle RESISTENZE In commercio non si trova qualsiasi valore ohmico, ma solo i valori (serie standard) riportati in questa Tabella.
TABELLA N.7 I COLORI CHE TOVERETE SUL CORPO DELLE RESISTENZE Fig.46 In questa Tabella riportiamo i 4 colori presenti sulle resistenze. Se nella 3° fascia è presente il colore “oro”, il valore delle prime due cifre va diviso x 10.
CODICE dei COLORI Quando acquisterete le vostre prime resistenze scoprirete che il loro valore ohmico non è stampigliato sul loro corpo con dei numeri, bensì con quattro fasce colorate. Inizialmente ciò procura ad un principiante non poche difficoltà, perché non sapendo ancora deci- frare questi colori non può conoscere il valore ohmico della resistenza che si ha in mano. Ogni colore che appare sul corpo di queste resistenze corrisponde ad un preciso numero, come potete vedere anche dalla Tabella N.7. Per ricordare l’associazione colore - numero c’è chi prende come colore di partenza il verde, che corrisponde al numero 5, poi memorizza che, scen- dendo verso il numero 0, il giallo corrisponde al 4,l’arancio corrisponde al 3 ecc.: giallo = 4 arancio = 3 rosso = 2 marrone = 1 nero = 0 mentre salendo verso il numero 9, il blu corrisponde al 6, il viola corrisponde al 7 ecc.: blu = 6 viola = 7 grigio = 8 bianco = 9 Le quattro fasce riportate sul corpo di ogni resistenza (vedi fig.45) ci permettono di ricavare un numero di più cifre che ci indica il reale valore in ohm. 1° fascia - primo numero della cifra. Se questa fascia è di colore rosso, il primo numero è un 2, se questa fascia è di colore blu questo numero è un 6 ecc. 2° fascia - secondo numero della cifra. Se questa fascia è di colore rosso, il secondo numero è nuovamente un 2, se troviamo un viola è un 7 ecc. 3° fascia - zeri da aggiungere alla cifra determinata con i primi due colori. Se troviamo un marrone dobbiamo aggiungere uno 0, se troviamo un rosso dobbiamo aggiungere due 00, se troviamo un arancio dobbiamo aggiungere tre 000, se troviamo un giallo dobbiamo aggiungere quattro 0.000, se troviamo un verde	dobbiamo aggiungere cinque 00.000, se troviamo un blu dobbiamo aggiungere sei 000.000. Se la terza fascia è di colore oro dobbiamo dividere x 10 il numero ricavato con le prime due fasce. Se invece la terza fascia è di colore argento dobbiamo dividere x 100 il numero ricavato con le prime due fasce. 4° fascia - quest’ultima fascia indica la tolleranza della resistenza, vale a dire di quanto può variare in più o in meno il numero, cioè il valore ohmico, che abbiamo ricavato con le prime 3 fasce. Se la quarta fascia è di colore oro la resistenza ha una tolleranza del 5%. Se la quarta fascia è di colore argento la resistenza ha una tolleranza del 10%. Se, ad esempio, con il codice dei colori abbiamo ricavato un valore di 2.200 ohm e la quarta fascia è di colore oro, la resistenza non potrà mai avere un valore inferiore a 2.090 ohm o superiore a 2.310 ohm, infatti: (2.200 : 100) x 5 = 110 ohm 2.200 - 110 = 2.090 ohm 2.200 + 110 = 2.310 ohm Se la quarta fascia fosse stata di colore argento, la resistenza non avrebbe mai avuto un valore inferiore a 1.980 ohm o superiore a 2.420 ohm infatti: (2.200 : 100) x 10 = 220 ohm 2.200 - 220 = 1.980 ohm 2.200 + 220 = 2.420 ohm Nota: ovviamente una resistenza da 2.200 ohm con una tolleranza del 10% può risultare da 2.190 ohm oppure da 2.230 ohm.
Nella Tabella N.8 riportiamo i valori numerici che ci servono per ricavare il valore ohmico di una resistenza in funzione dei colori riportati sul suo cor- po con quattro fasce. Come potete notare non troverete mai nella terza fascia i colori viola - grigio - bianco. Se nella terza fascia appare il colore nero, ricordate che in questo caso non ha nessun significato. Ad esempio una resistenza da 56 ohm ha sul corpo questi colori: Verde (5) - Blu (6) - Nero (=). COME LEGGERE i CODICI COLORI Un altro problema che incontrano i principianti è quello di capire da quale lato del corpo si deve iniziare a leggere il valore della resistenza, cioè da quale colore iniziare. Se tenete presente che la quarta fascia è sempre colorata in oro o in argento (vedi Tabella N.8), il colore dal quale iniziare sarà sempre quello sul lato opposto. Supponiamo però che in qualche resistenza questa quarta fascia si sia cancellata, oppure che si confonda il rosso con l’arancio oppure il verde conil blu. In questi casi dovete sempre ricordare che il numero che otterrete deve corrispondere ad uno dei valori standard riportati nella Tabella N.6. Provate a fare un po’ di pratica “indovinando” il va- lore ohmico che hanno queste resistenze, e poi confrontate le vostre risposte con quelle che trovate di seguito. Soluzione A = 2-2-000 (22.000 ohm tolleranza 5%). B = una resistenza non può mai avere come 1° fascia il colore argento, quindi dovrete necessariamente capovolgerla per conoscere il suo valore: 4-7-00 (4.700 ohm tolleranza 10%). C = 1-0-= (10 ohm tolleranza 5%). D = 8-2-0 (820 ohm tolleranza 10%). E = 3-3-00.000 (3.300.000 ohm = 3,3 megaohm)	F = 1-0-= (poiché la terza cifra è un oro che divide x10, la resistenza sarà da 10 : 10 = 1 ohm con una tolleranza del 5%). G = 4-7-0.000 (470.000 ohm tolleranza 10%). RESISTENZE A FILO Il valore delle resistenze a filo, che hanno sempre dei bassi valori ohmici, viene impresso sul loro corpo con i numeri (vedi fig.47). Quindi se sul corpo appare scritto 0,12 ohm o 1,2 ohm oppure 10 ohm, questo è l’esatto valore ohmico della resistenza. Tenete comunque presente che se davanti al numero si trova la lettera R, questa va sostituita con lo zero (0), mentre se la R è inserita tra due numeri va sostituita con una virgola (,). Se sul corpo appare scritto R01 o R12 o R1 oppure R10, dovete sostituire la R con il numero 0, perciò il valore di queste resistenze è di 0,01 ohm, 0,12 ohm, 0,1 ohm, e 0,10 ohm. Nota: dire 0,1 ohm è lo stesso che dire 0,10 ohm. Se invece la lettera R è posta tra due numeri, ad esempio 1R2 o 4R7 oppure 2R5, dovete sostituire la R con una virgola (,) di conseguenza il valore di queste resistenze è di 1,2 ohm, 4,7 ohm e 2,5 ohm
RESISTENZE in SERIE o in PARALLELO Collegando due resistenze in serie il valore ohmico di R1 si somma al valore di R2. Ad esempio, se R1 ha un valore di 1.200 ohm e R2 di 1.500 ohm otterremo una resistenza che ha questo valore: ohm = R1 + R2 1.200 + 1.500 = 2.700 ohm Collegando due resistenze in parallelo il valore ohmico totale risulta inferiore al valore ohmico della resistenza più piccola. Quindi se R1 è da 1.200 ohm ed R2 da 1.500 ohm noi otterremo un valore inferiore a 1.200 ohm. La formula per conoscere quale valore si ottiene collegando in parallelo due resistenze è la seguente: ohm = (R1 x R2) : (R1 + R2) Nel nostro caso avremo una resistenza da: (1.200 x 1.500) : (1.200 + 1.500) = 666,66 ohm Per capire la differenza tra un collegamento in serie ed un collegamento in parallelo guardate gli esempi nelle figg.48-49.
TRIMMER Quando in un circuito elettronico occorre una resistenza in grado di fornire in modo graduale un va- lore ohmico variabile da 0 ohm fino al suo valore massimo, dobbiamo utilizzare un componente chiamato trimmer. Questo componente viene raffigurato negli schemi elettrici con lo stesso simbolo di una resistenza a cui viene aggiunto una freccia centrale chiamata cursore (vedi fig.50). Quando vedete questo simbolo sappiate che il valore ohmico della resistenza può essere variato da un minimo ad un massimo ruotando semplicemente il suo cursore da un estremo all’altro. Un trimmer da 1.000 ohm può essere regolato in modo da ottenere un valore di 0,5 - 1 - 2 - 3 - 10 ohm oppure 240,3 - 536,8 ohm - 910,5 - 999,9 ohm fino ad arrivare ad un massimo di 1.000 ohm. Con un trimmer da 47.000 ohm potremo ottenere qualsiasi valore ohmico compreso tra 0 e 47.000 ohm. I trimmer, costruiti normalmente in Giappone - Taiwan - Corea - Hong Kong, sono siglati con un codice molto semplice: l’ultima cifra della sigla viene sostituita con un numero che indica quanti zeri bisogna aggiungere. 1 aggiunge 0 2 aggiunge 00 3 aggiunge 000 4 aggiunge 0000 5 aggiunge 00000 Quindi se sul corpo del trimmer è scritto 151 l’esatto valore ohmico è di 150 ohm. Se è scritto 152 dopo il numero 15 dobbiamo aggiungere due zeri, quindi l’esatto valore ohmico è di 1.500 ohm. Se è scritto 223 dopo il numero 22 dobbiamo aggiungere tre zeri, quindi l’esatto valore ohmico è di 22.000 ohm.
I potenziometri hanno la stessa funzione dei trimmer e si differenziano da questi solo perché il loro cursore risulta collegato ad un perno sul quale è possibile fissare una manopola . In tutte le radio, gli amplificatori o i registratori sono presenti dei potenziometri per regolare il volu- me del suono ed i toni alti e bassi. I potenziometri, rotativi o a slitta (vedi fig.54), possono essere lineari oppure logaritmici. I potenziometri lineari presentano la caratteristica di variare la loro resistenza ohmica in modo lineare, mentre i potenziometri logaritmici la variano in modo non lineare. Se ruotiamo di 1/2 giro la manopola di un potenziometro lineare da 10.000 ohm e misuriamo il va- lore ohmico tra il terminale centrale e i due estremi, scopriremo che il suo valore risulta esatta- mente pari alla metà, cioè 5.000 ohm e 5.000 ohm (vedi fig.55). Se lo ruotiamo di 3/4 di giro il suo valore ohmico risulterà tra il terminale centrale e quello di destra pari a 3/4, cioè a 7.500 ohm (vedi fig.56). Se ruotiamo di 1/2 giro la manopola di un potenziometro logaritmico da 10.000 ohm e misuriamo il valore ohmico tra il terminale centrale e i due estremi, scopriremo che il suo valore non risulta e- sattamente pari alla metà, infatti da un lato avremo 9.000 ohm e dall’altro 1.000 ohm (vedi fig.57). Se lo ruotiamo di 3/4 di giro il suo valore ohmico risulterà da un lato di 3.500 ohm e dall’altro di 6.500 ohm (vedi fig.58). I potenziometri logaritmici vengono usati per il controllo del volume, così da poter aumentare l’intensità del suono in modo logaritmico. Infatti il nostro orecchio sente un raddoppio della potenza sonora solo se si quadruplica la potenza del suono.
Fig.55 Ruotando a metà corsa il perno di un potenziometro “lineare”, la resistenza ohmica tra il terminale centrale e i due estremi è esattamente la metà. Quindi un potenziometro da 10.000 ohm misura ai due estremi 5.000 ohm. Fig.57 Ruotando a metà corsa il perno di un potenziometro “logaritmico”, la resistenza ohmica tra il terminale centrale e i due estremi NON è esattamente la metà. Quindi da un lato rileveremo 9.000 ohm, dall’altro 1.000 ohm.	Fig.56 Se ruotiamo di 3/4 di giro il perno di un potenziometro “lineare” da 10.000 ohm, tra il terminale centrale e quello di destra rileveremo un valore di 7.500 ohm e tra il terminale centrale e quello di sinistra un valore di 2.500 ohm. Fig.58 Se ruotiamo il perno di un potenziometro “logaritmico” da 10.000 ohm di 3/4 di giro, tra il terminale centrale e quello di sinistra rileveremo un valore di 3.500 ohm e tra il terminale centrale e quello di destra un valore di 6.500 ohm.
FOTORESISTENZE Le fotoresistenze sono dei componenti fotosensibili che riescono a variare il loro valore ohmico in funzione dell’intensità di luce che ricevono.Una fotoresistenza misurata al buio ha un valore di circa 1 megaohm. Se riceve un po’ di luce il suo valore scenderà subito a 400.000 ohm.	Se l’intensità della luce aumenta, il suo valore scenderà verso gli 80.000 ohm; se riceve una forte luce la sua resistenza scenderà fino a poche decine di ohm (vedi fig.60). Le fotoresistenze sono utilizzate per realizzare automatismi in grado di entrare in funzione quando vengono colpiti da una luce. Per esempio su un lato delle porte di molti ascensori è presente una fotoresistenza e dal lato op- posto una lampadina posizionata in modo da illuminare la parte sensibile della fotoresistenza. Questo automatismo impedisce che la porta dell’ascensore si chiuda se la persona non è comple- tamente entrata, perché il suo corpo interrompe il fascio di luce che colpisce la fotoresistenza. Anche per accendere le luci di un lampione quando viene sera si usa una fotoresistenza collegata ad un circuito che comanda un relè. Nota: non provate a collegare in serie ad una lampadina una fotoresistenza sperando che questa si accenda se illuminerete la fotoresistenza con una forte luce. Questa condizione non si verifica mai, perché la fotoresistenza non è in grado di fornire la corrente richiesta per alimentare il filamento. Nelle prossime lezioni vi insegneremo a realizzare un circuito che riesce ad accendere una lampadina al variare dell’intensità luminosa.
Fig.60 Se misuriamo la resistenza ohmica di una fotoresistenza posta al buio rileveremo un valore di circa 1 megaohm. Se il suo corpo riceve un po’ di luce la sua resistenza scenderà a 80.000 ohm e se riceve più luce la sua resistenza scenderà sotto i 100 ohm.
ESERCIZIO Anche se gli esercizi che vi proporremo nel corso delle nostre lezioni potrebbero sembrarvi elementari, vi saranno molto utili perché vi aiuteranno a memorizzare concetti teorici altrimenti difficili da ricordare. Con questo esercizio potete vedere come si possa ridurre il flusso degli elettroni tramite una resi- stenza e di conseguenza come si riduca il valore di una tensione. Presso un negozio di materiale elettrico acquistate una pila da 4,5 volt ed una lampadina da 4,5 volt oppure una di quelle lampadine da 6 volt utilizzate nei fanali delle biciclette. Dapprima collegate direttamente sui terminali della pila la lampadina che avete acquistato ed os- servate la luce che emette. Ora se collegate una sola resistenza da 10 ohm 1wattin serie alla lampadina (vedi fig.61) potete subito constatare come la sua luminosità si riduca. Infatti questa resistenza frenando il flusso degli elettroni ha ridotto il valore della tensione che giun- ge sulla lampadina. Se in parallelo a questa resistenza collegate una seconda resistenza da 10 ohm 1 watt (vedi fig.62) la luminosità aumenta perché avete raddoppiato il flusso degli elettroni. Infatti due resistenze da 10 ohm collegate in parallelo danno un valore totale di: R totale = (R1 x R2) : (R1 + R2) (10 x 10) : (10 + 10) = 5 ohm Se collegate queste due resistenze in serie (vedi fig.63) ottenete una luminosità minore rispetto alla condizione della fig.61, perché avete raddoppiato il valore ohmico della resistenza riducendo ulteriormente il flusso degli elettroni. Infatti due resistenze da 10 ohm collegate in serie danno un valore totale di: R totale = R1 + R2 10 + 10 = 20 ohm Raddoppiando il valore ohmico avete dimezzato il flusso degli elettroni quindi avete ridotto la tensione che giunge ai capi della lampadina.
SIMBOLI GRAFICI Nelle pagine che seguono troverete la maggior parte dei simboli grafici utilizzati negli schemi elettrici.