Come utilizzare i resistori in un progetto

La resistenza è inutile... La tensione divisa per la corrente

Il kit di strumenti per maker contiene una selezione di base di strumenti essenziali per maker. Gli strumenti di cui non possiamo fare a meno. Breadboard, saldatori, LED sono importanti, ma i resistori sono i piccoli componenti da cui dipendono i progetti.

Non importa quale scheda scegliamo, che sia Raspberry Pi, Raspberry Pi Pico o Arduino, abbiamo bisogno di resistori per proteggere i nostri LED, dividere le tensioni e fornire valori precisi ai nostri circuiti. Ma cosa fanno, perché ne abbiamo bisogno e come possiamo assicurarci di avere il valore corretto? Per questo dobbiamo fare un po' di conti e consultare alcune schede tecniche.

In questo riferimento spiegheremo cosa sono i resistori, cosa fanno e ti diremo come scegliere il resistore corretto per il tuo prossimo progetto.

I resistori sono componenti che introducono resistenza elettrica in un circuito. Solitamente vengono utilizzati per ridurre il flusso di corrente in un circuito, ad esempio se utilizzati con i LED impediscono al LED di consumare troppa corrente.

Un LED senza resistenza si brucerà molto rapidamente. I resistori possono essere utilizzati anche per creare divisori di potenziale di tensione, circuiti utili che ridurranno la tensione in un circuito. Ogni produttore avrà alcuni resistori nei propri kit. Vengono forniti in strisce di bandoliera e possono essere acquistati in confezioni singole o in migliaia.

L'uso più elementare dei resistori è impedire a un componente di consumare troppa corrente. Prendiamo ad esempio un LED (diodo ad emissione luminosa). I LED sono progettati per far passare la corrente in una direzione e produrre una piccola quantità di luce mentre funzionano. Se diamo ai LED tutta la corrente che desiderano, il LED si accenderà intensamente ma presto si brucerà. In alcuni casi possiamo fornirgli troppa corrente in una volta, provocando lo "scoppio" del LED e quindi la morte.

Possiamo utilizzare il seguente calcolo per determinare il valore esatto del resistore.

R è il valore del resistore, Vs è la tensione di alimentazione, Vf è la tensione diretta (la quantità necessaria al componente) e If è la corrente diretta.

Mettiamolo in pratica. Abbiamo un LED blu collegato a un'alimentazione da 5 V. La tensione diretta del LED è di 3,2 V e la corrente richiesta è di circa 10 mA. Quindi il calcolo assomiglia a questo.

Ciò significa che il valore di R è 180 Ohm. Nella serie standard di resistori possiamo utilizzare questo valore esatto oppure possiamo scegliere invece un resistore da 150 o 220 Ohm. Per le attività di base, il valore esatto non è essenziale, ma quando si progettano circuiti per dispositivi professionali/industriali o ad alta precisione sarà necessario utilizzare i valori esatti. I valori esatti possono essere trovati nella scheda tecnica dei componenti o nella pagina del prodotto del negozio prescelto.

Per la maggior parte delle applicazioni per hobbisti/creatori possiamo scegliere il valore più vicino a nostra disposizione. Spesso preferiamo una resistenza da 220/330 Ohm per i nostri LED.

I resistori possono essere utilizzati anche per sollevare o abbassare un pin GPIO. Un resistore pull up porterà in alto un pin collegando un'alimentazione di tensione a un pin. Un resistore di pull down porterà un pin verso GND. Abbiamo utilizzato un resistore da 10K Ohm con un sensore di temperatura DHT22 per portare in alto il pin dati utilizzando l'alimentazione da 3,3 V.

I resistori possono anche essere utilizzati per far cadere le tensioni da un livello all'altro. Questo è chiamato partitore di tensione ed è comunemente usato nei potenziometri per variare la tensione.

Per creare un partitore di tensione dobbiamo usare questa equazione.

Vout è la tensione che vogliamo.

Vin è la tensione di ingresso.

R1 è il valore del primo resistore.

R2 è il valore del secondo resistore.

Quindi, per il nostro divisore di tensione vogliamo convertire la tensione di ingresso di 5 V a circa 3,3 V. Questo processo viene comunemente utilizzato quando dobbiamo modificare la tensione logica di un componente, ad esempio l'HC-SR04. Il sensore di distanza a ultrasuoni HC-SR04 utilizzava originariamente la logica a 5 V, quindi il pin dell'eco, che si attiva quando il suono rimbalza su un oggetto, invierà 5 V al GPIO.

Per un Arduino, questo è ok. Per un Raspberry Pi, può danneggiare il pin o persino il Pi. Utilizziamo due resistori, R1 un resistore da 1K Ohm (in alto) e R2 un resistore da 2,2K Ohm (in basso) per creare un divisore di tensione. Le gambe di R1 e R2 vanno nella stessa fila della breadboard. In R1 forniamo 5 V e in R2 colleghiamo a GND. Il punto in cui i piedini di R1 e R2 si incontrano c'è la tensione di uscita, che dovrebbe essere 3,4375 V, ben entro la tolleranza del GPIO da 3,3 V.