Résistance et code couleur.

Résistance et code couleur.

La résistance électrique est l’élément le plus commun que vous pourrez rencontrer, c’est simple, vous en trouverez partout. Alors penchons nous un peu sur cet élément plutôt simple d’utilisation.

Différents types de résistances

Différents types de résistances

Rôle et valeur d’une résistance électrique.

  • La résistance sert à limiter le courant d’un circuit électrique. Plus la résistance est faible, plus elle laisse passer de courant.
  • Son unité de mesure est l’Ohm (Ω). 1Ω = 1 000 milliohm (mΩ). 1 000Ω = kiloohms (kΩ).
  • Sa valeur est codée et peut être lue grâce à un système d’anneaux de couleur. Un premier nombre à deux (ou trois) chiffre indique la « valeur de référence », puis un multiplicateur indique par quelle puissance de 10 il faut multiplier cette valeur de référence. Enfin un dernier anneau indique la tolérance (la précision) de celle ci. Rarement (très rarement), vous pourrez avoir un anneau supplémentaire qui vous indiquera un coefficient thermique).
    Voici un tableau récapitulatif des valeurs ainsi que quelques exemples (lien wikipedia):
    Code couleur résistance électriqueLa résistances à 4 anneaux:
    C’est la plus connue des résistances. Elle aura trois anneaux groupés et un anneau seul.
    Le premier anneau (du groupe de trois) indiquera la dizaine de la valeur de référence.
    Le deuxième anneau indique l’unité de la valeur de référence.
    Le troisième anneau indique le multiplicateur qui nous donnera l’ordre de grandeur de la résistance.
    Le quatrième anneau (à l’écart) indique la tolérance entre la valeur réel et théorique de la résistance.
    Voici un exemple:
    Resistance 4 anneaux
    Le premier anneau est jaune, donc =4.
    Le deuxième anneau est violet, donc =7.
    Notre « valeur de référence » est donc de 47.
    Le troisième anneau est marron, donc le coefficient multiplicateur est de 10^1.
    Donc lorsque l’on fait 47*10^1 = 470Ω.
    Le dernier anneau est doré, la tolérance est donc de +-5%.
    Ce qui fait qu’en réalité, notre résistance mesurera entre 446Ω et 494Ω.
    La résistance à 5 anneaux:
    Elle fonctionne de la même façon que la précédente sauf que sa valeur de référence n’est pas indiqué sur deux mais sur trois anneaux.
    Resistance 5 anneaux
    Le premier anneau est marron, donc =1.
    Le deuxième anneau est noir, donc =0.
    Le troisième anneau est noir, donc =0.
    Notre « valeur de référence » est donc de 100.
    Le quatrième anneau est orange, donc le coefficient multiplicateur est de 10^3.
    Donc lorsque l’on fait 100*10^3 = 100 000Ω, soit 100 kΩ.
    Le dernier anneau est marron, la tolérance est donc de +-1%.
    Ce qui fait qu’en réalité, notre résistance mesurera entre 99 000Ω et 101 000Ω.

Les formules de base.

Loi d’Ohm, relation entre tension (V), courant (A) et résistance (Ω).

Resistance=\frac{Tension}{Courant}

R=\frac{U}{I}

Relation entre puissance (W), courant (A) et résistance (Ω).

Resistance=\frac{Puissance}{Courant^{2}}

R=\frac{P}{I^{2}}

Les différentes fonctions des résistances.

Les résistances électriques peuvent avoir plusieurs fonctions dans un circuit. Elles peuvent limiter un courant, ou encore amener un potentiel à un endroit en y faisant passer un minimum de courant (pulldown/pullup).

La résistance « classique: sert à limiter un courant. Si vous alimentait un composant en 5V et que vous savez que celui ci a besoin de 0.5A pour fonctionner, dans ce cas vous utilisez la loi d’ohm pour calculer la résistance adéquante:

Resistance=\frac{Tension}{Courant}

R=\frac{U}{I}

donc R = 5V / 0.5A →  soit R = 10 Ω

Dans notre exemple, nous devons installer une résistance de 10 Ω pour qu’un courant de 0.5A parcourt notre composant alimenté sous 5V.

La résistance de rappel (ou pull-down): sert à éviter tous « potentiels flottants »* en fixant une entrée au potentiel bas (la masse ou le 0V). Voici trois schémas: un schéma du câblage, un schéma équivalent lorsque le bouton n’est pas pressé et enfin un schéma équivalent lorsque le bouton est pressé.

Resistance pulldown 01

Sur le schéma vous pouvez distinguer le bouton et la résistance pulldown. Le fil rouge est au potentiel 5V, le noir au potentiel 0V et le potentiel du gris varie selon la situation.

  • Au repos: le bouton est ouvert, donc le 5V n’est pas amené à la borne 9. Donc, pour simplifier le schéma, c’est comme si il n’existait pas. Ce qui fait qu’il ne reste que la résistance pulldown, le 0V passe au travers de celle ci et porte le fil gris au potentiel 0V.
  • Au trvail: Le bouton est pressé, donc le fil gris est porté au potentiel 5V et par conséquent l’entrée 9 est aussi porté au 5V. Pour ce qui est de la résistance, nous venons de lui envoyer du 5V sur l’une de ses borne, et l’autre étant reliée à la masse (le 0V) fait qu’il y a une différence de 5V entre ses bornes (5V – 0V).
    C’est la que vous verrez l’importance d’avoir une résistance de grande valeur. Le fait d’avoir une tension aux bornes d’une résistance fait qu’un courant se crée au travers de celle ci, et celui i se calcul par la formule I=U/R, I étant le courant, U étant la tension (5V) et R étant la résistance. Faisons le calcul avec deux résistance, 100 Ohms et 10kOhms
    Résistance de 100 Ohms: I=5/100=0.05A, soit 50mA.
    Résistance de 10 000 Ohms: I=5/10000=0.0005A, soit 0.5mA.
    Vous pouvez constater que la résistance de 100 Ohms imposera un courant de 50mA (ce qui est supérieure à ce que la sortie d’un arduino peut débiter) alors que la résistance de 10 kOhms créera un courant de 0.5mA, ce qui est négligeable pour notre circuit.

La résistance de tirage (ou pull-up): sert à éviter tous « potentiels flottants »* en fixant une entrée au potentiel haut (le 5V d’une alimentation en 5V, le 12V d’une alimentation en 12V…).

* on appel potentiel flottant un fil (ou une borne) sur lequel aucune tension n’arrive. Il est soumit à tous les parasites environnants qui le monte à un potentiel inconnu et peut, par conséquent, « leurrer » le système. D’où l’utilité des résistances pull-down et pull-up. 

Calcul des résistances équivalente

Dans un circuit comprenant plusieurs résistances, il est peut être intéressant de connaitre la valeur résistive « globale » de celui ci. Autrement dit, si vous souhaitez calculer le courant d’un circuit contenant plusieurs résistances, vous devrez calculer la résistance équivalente de l’ensemble.

Cela ce calcul de deux façons selon si le circuit est en série ou en parallèle.

Résistances en série

On dit que des éléments sont en série lorsqu’ils sont placés les uns à la suite des autres.

Voici comment calculer la résistance équivalente de résistances en série. Ci dessous trois résistances en série:

résistance equivalente serie 01

 

Le calcul de la résistance équivalente d’un circuit en série est très simple, il suffit de les additionner.

Ici pour calculer la résistance équivalente de R1, R2 et R3, on fait:

Req = R1 + R2 + R3 = 100 + 220 + 470 = 790Ω

Ce circuit de trois résistances consommera donc le même courant qu’un circuit avec une seule résistance de 790Ω.

Résistances en parallèle

On dit que des éléments sont en parallèle lorsque leur bornes sont reliées à un nœud commun (regardez le schéma, cela vous paraîtra plus clair).

Voici comment calculer la résistance équivalente de résistances en parallèle. Ci dessous trois résistances en parallèle:

Résistance parallèle équivalente 01

Là ça se complique un peu, la résistance équivalente de plusieurs résistances en parallèle est égale à l’inverse de de la somme des inverses de chacune des résistances… je pense que cela sera plus clair si vous voyez la formule:

Req=\frac{1}{\frac{1}{R1}+\frac{1}{R2}+\frac{1}{R3}}

Req=\frac{1}{\frac{1}{100}+\frac{1}{220}+\frac{1}{470}}

Req = 60Ω.


Pont diviseur de tension et potentiomètre.

Un potentiomètre est une résistance variable (un potentiomètre de 10 kΩ varie de 0Ω à 10kΩ). Cela sert principalement à faire varier une tension, grâce à la loi du « diviseur de tension ».

Voici sa représentation:

fonctionnement potentiometre

Sur le schéma de gauche, nous appliquons une tension de 5V au borne du potentiomètre qui est parcourue par un curseur qui, en réalité, le divise en deux résistances (nommées R1 et R2).

Lorsque le potentiomètre est au minimum, alors R1=0Ω et R2=10kΩ (pour un potentiomètre de 10kΩ), et lorsqu’il est tourné au maximum, R1=10kΩ et R2=0Ω.

Comment en déduire la tension au curseur?

Regardons notre exemple (5V au borne d’un potentiomètre de 10kΩ). La tension résultante sera un ratio des résistances R1 et R2. Voici quelques exemples:

Le potentiomètre est au milieu: R1=5kΩ et R2=5kΩ, donc la différence de potentiel au dessus et en dessous du potentiomètre est la même, donc V=2.5V.

Le potentiomètre est a un quart: R1=2.5kΩ et R2=7.5kΩ, donc la différence de potentiel en dessous est trois fois plus faible qu’au dessus, donc V=1.25V. (soit 1/4 de la tension max).

Le potentiomètre est aux trois quart: R1=7.5kΩ et R2=2.5kΩ, donc la différence de potentiel en dessous est trois fois plus élevée qu’au dessus, donc V=3.75V. (soit 3/4 de la tension max).

Il y a une formule pour calculer cela:

V=\frac{5 * R1}{R1 + R2}

 


Resistance code couleur: https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance_(composant)