Cet article est un tutoriel, qui va vous d’expliquer ce qu’est une résistance et comment elle fonctionne et quelles sont les applications les plus importantes de la résistance dans un circuit électronique.
Qu’est-ce qu’une résistance
La résistance est un composant passif en forme de petit cylindre utilisé dans presque tous les circuits imprimés électroniques. Le but de la résistance est de résister au courant qui la traverse elle assure la transformation en chaleur de toute l’énergie électrique qu’elle reçoit, c’est pourquoi elle porte le nom de résistance .elle est bidirectionnel, il ny a pas de sens obligatoire du passage du courant. L’opposition au flux de courant présentée par une résistance est appelée résistance et chaque résistance est caractérisée par sa valeur de résistance en Ohms.
Les symboles de la résistance sont :
Il existe deux symboles pour la résistance :
- Norme UE : symbole Européen le plus utilisé
- Norme US : symbole Américain utilisé dans les logiciels de dessin des circuits électroniques et de simulation
Composition d'une résistance
Pour comprendre la résistance, considérez-la comme un simple fil qui, empêche la circulation libre des électrons à travers lui, il offre une résistance et essaie de ralentir le flux d’électrons, autrement dit le courant.
Les résistances sont généralement fabriquées à partir de matériaux tels que le carbone, le métal ou un film d’oxyde métallique. La propriété résistive d’une résistance dépend du type et de la quantité de mélange ou de matériau dont elle est composée. Dans le schéma ci-dessus, vous pouvez voir un mélange de matériaux entre les deux fils de la résistance et il présente une résistance au courant. .
Unité de mesure
- La valeur de la résistance : L’unité de mesure de la résistance électrique est l’ Ohm de symbole . Par définition, un Ohm est la résistance d’un dipôle résistif qui est parcouru par un courant d’intensité I de un ampère (1A) lorsqu’il existe une tension U de un volt (1v) entre les deux extrémités du conducteur ohmique. On utilise souvent des multiples ou des sous-multiples d’Ohm.
Ainsi, le kiloohm de symbole k est 1 000 fois plus grand que l’Ohm, le mégaohm de symbole M est 1 000 000 fois plus grand que l’Ohm et le milliohm de symbole m est 1 000 fois plus petit que l’Ohm.
1 000 Ω = 1 KΩ = (1 kilo Ohm)
1 000 000 Ω = 1000 KΩ = 1 MΩ = (1 méga Ohm)
0,001 Ω = 1 mΩ = (1milli Ohm)
- La puissance : Est la quantité du courant circulant dans la résistance et qu’elle peut supporter
- La tolérance : La valeur ohmique de la résistance est munie d’une tolérance, elle déterminée par le fabricant. Prenons un exemple : une résistance de 1kΩ (1000 Ohm) et de 5% de tolérance, peut avoir une valeur compris entre 950 Ω et 1050Ω
Pour savoir comment lire la valeur d’une résistance en utilisant le code couleur: cliquez ici
Loi d’ohm
La loi d’Ohm se traduit par la relation suivante:
U = R x I d’où R = U/R
Caractéristiques de tension et de courant de la résistance
R étant la résistance exprimée en Ohms, certains matériaux ont un comportement linéaire.
Le graphique ci-dessous montre généralement la relation entre la tension et le courant pour un composant particulier. Les caractéristiques d’une résistance sont assez linéaires. Comme vous pouvez le constater, lorsque le courant traversant une résistance augmente, cela entraîne une augmentation de la tension développée à travers la résistance. Bien que différentes résistances avec une résistance différente donnent des tensions variées lorsque le même ampérage de courant la traverse. Pour faire simple, nous pouvons dire que la tension à travers une résistance est proportionnelle au courant qui la traverse. Oui, une résistance suit la loi d’Ohm puisque leur relation entre le courant et la tension est de nature linéaire. N’oubliez pas que la loi d’Ohm dit que « le courant traversant un conducteur est directement proportionnel à la tension développée à travers lui » . Cela donne lieu à la formule populaire U = IxR
La loi de Joule
La loi de Joule donne la valeur de l’énergie thermique (W) dégagée durant le temps (t) dans le conducteur par la relation suivante:
W = R I2 t en Watts (w)
Résistances en série et résistances en parallèle
Les résistances peuvent se brancher comme on veut, en série ou en dérivation, dans un circuit électrique. Plus la résistance augmente dans le circuit plus l’intensité du courant diminue.
L’utilisation de plusieurs résistances peut prendre deux formes : série et parallèle. Le schéma ci-dessus montre la connexion de résistances en configuration série et parallèle. Il est important de se rappeler que lorsque les résistances sont en série, la résistance s’additionne. En revanche, lorsque les résistances sont en parallèle, la résistance équivalente globale diminue.
Résistances en série
Lorsque des résistances sont connectées les unes après les autres, on parle de connexion en série. C’est ce que montre le schéma ci-dessous.
Pour calculer la résistance totale globale d’un certain nombre de résistances connectées de cette manière, il faut additionner les valeurs des résistances individuelles. Cela se fait à l’aide de la formule suivante : R équivalente = R1 + R2 + R3+… et ainsi de suite.
Exemple : Calculer la résistance totale de ces trois résistances en série.
R1 = 1kΩ
R2 = 4.7kΩ
R3 = 330Ω
R équivalente = R1+R2+R3 = 1000 + 4700 +330 = 6030 Ω = 6.030 kΩ
La résistance équivalente des résistances série R1, R2 ET R3 est 6,03kΩ
Résistances en parallèle
Lorsque des résistances sont connectées les unes aux autres (côte à côte), on parle de
Connexion en parallèle. Ceci est illustré ci-dessous :
- Deux résistances en parallèle
Pour calculer la résistance équivalant de deux résistances connectées en parallèle, on utilise la formule suivante :
Exemple : Calculer la résistance totale de ces deux résistances en parallèle.
R1 = 1kΩ
R2 = 4,7kΩ
- Trois résistances ou plus en parallèle
.
Pour calculer la résistance totale globale d’un certain nombre de trois résistances ou plus connectées de cette manière, vous pouvez utiliser la formule suivante:
Exemple : Pour calculer la résistance totale de ces trois résistances en parallèle
R1 = 1kΩ
R2 = 4.7kΩ
R3 = 330Ω
Un conseil pour résoudre rapidement le problème de résistance parallèle : lorsque les résistances parallèles utilisées dans un circuit ont la même valeur, divisez la valeur de la résistance par le nombre de résistances connectées en parallèle. Par exemple, si 3 résistances de 10K sont connectées en parallèle, 10k / 3 donneront 3,33k qui est la résistance équivalente.
Application de la résistance dans des circuits
Nous arrivons maintenant à la partie la plus intéressante de ce tutoriel. Vous devriez maintenant avoir une bonne compréhension de ce qu’est une résistance et de son fonctionnement.
Ce que suit nous allons étudier quelques applications et utilisation des résistances dans les circuits.
La résistance est utilisée:
- En tant que diviseur de tension pour alimenter la tension de référence
- Limiteurs de courant pour éviter d’endommager les composants
- Résistance de contre-réaction
- En tant que filtres pour les signaux d’entrée
- Circuits de temporisation
Diviseur de tension
Le diviseur de tension est une configuration assez célèbre utilisant des résistances et largement utilisée dans les circuits. La tâche principale du diviseur de tension est de diviser la tension d’entrée en une fraction en sortie. Ceci est particulièrement utile pour générer une tension de référence dans les circuits. Les tensions de référence sont souvent utilisées dans les comparateurs, les circuits de capteurs, les circuits de déclenchement, etc.
Ci-dessous un exemple de circuit où la configuration du diviseur de tension est utilisée pour produire la tension de référence.
Comme vous pouvez le voir dans le schéma de circuit ci-dessus. La tension d’entrée de Vcc est d’environ 12 V au diviseur de tension et la tension de sortie est de 4.5 V. Ce qui se passe ici, c’est que la résistance R1 chute de 6 V et R2 chute de 3 V, soit un total de 9 V. La tension de sortie du diviseur de tension est régie par l’équation
Vs = Vcc x R2 / (R1 + R2)
Tension de sortie = 12 V x 5 K / (10 K + 5 K) = 4V
Comme indiqué précédemment, le diviseur de tension est largement utilisé dans les circuits électroniques pour produire une tension de référence, décaler les niveaux de signaux, etc. Mais n’oubliez jamais que les diviseurs de tension ne doivent pas être utilisés comme source de tension pour alimenter les circuits. Si vous essayez de le faire, la tension du diviseur chutera considérablement. Cela se produit car le diviseur de tension ne peut pas fournir de courant pour répondre aux besoins des circuits.
Il y a quelques autres choses à retenir à propos des diviseurs de tension : lorsque R1 et R2 sont égaux, la tension de sortie sera la moitié de la tension d’entrée. Si R1 est largement supérieur à R2 (R1>>R2), la tension de sortie sera proche ou presque égale à zéro. Lorsque R1 est très inférieur à R2 (R1<<R2), la tension de sortie résultante sera proche ou presque égale à la tension d’entrée. Ces éléments vous feront gagner du temps lors de l’analyse des circuits.
Résistance de limitation de courant
Il s’agit d’une autre application importante de la résistance. Comme son nom l’indique, elle limite le flux de courant à travers le circuit. La raison pour laquelle nous faisons cela est qu’il existe peu de cas où nous devons laisser passer seulement une certaine quantité de courant, sinon le circuit ou le composant pourrait finir par être endommagé. Les résistances de limitation de courant sont couramment utilisées pour les LED, les moteurs, la charge de batterie, les relais, etc.
Ici, dans le circuit ci-dessus, la résistance de limitation de courant pour la LED est illustrée. Passons à la partie calcul de la résistance de limitation ci-dessus. Le circuit est alimenté par une pile de 12 V, mais la LED que nous avons ici a une tension directe de 2,2 V et ne consomme que 20 mA pour fonctionner. Nous devons donc limiter le courant de la batterie de 12 V à 20 mA à l’aide de la résistance.
R = V – V led / I led
= 12 – 2,2 / 20 mA
9,8 / 20 mA
= 490 Ω
La valeur la résistance pour limiter le courant qui traverse la LED est 490 Ohms. Cette résistance limite le courant à 20 mA pour la LED et la protège des dommages causés par le courant. La formule ci-dessus s’applique lorsque vous devez limiter le courant aux différents composant et équipements.
Résistance comme élément de contre-réaction
La contre-réaction est un concept utilisé dans les amplificateurs opérationnels, Afin de comprendre la nécessité d’une résistance comme élément de contre-réaction, nous devons comprendre le fonctionnement d’un amplificateur opérationnel. On ne va pas approfondir l’amplificateur opérationnel ici, mais on va passer sur quelques notions de base. En termes simples, un amplificateur opérationnel est un dispositif d’amplification qui amplifie la différence entre ses deux bornes d’entrée (non inverseuse et inverseuse). Cet amplificateur opérationnel a un gain infini, ce qui signifie qu’il est capable d’amplifier le signal d’entrée à l’infini. Bien que ce ne soit pratiquement pas possible, le gain d’un amplificateur opérationnel est si élevé que lorsque vous appliquez un signal d’entrée, la sortie oscille jusqu’à sa tension de saturation maximale. Nous ne voulons pas cela dans un amplificateur car nous avons besoin d’une réplique amplifiée de notre signal d’entrée et c’est pourquoi nous utilisons un amplificateur.
Si nous devons obtenir un signal amplifié à partir de l’amplificateur opérationnel, nous devons contrôler son gain. Pour cela, une partie du courant de sortie est renvoyée à l’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel, ce qui en fait un système de contre-réaction négative. Dans le circuit ci-dessus, R1 est la résistance de contre-réaction. Elle renvoie une partie du courant de la sortie à l’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel. La contre-réaction négative affecte le gain de l’amplificateur opérationnel et maintient l’amplification sous contrôle. Nous obtiendrons ainsi un signal amplifié qui est toujours utilisable pour notre objectif. Donc, en un mot, la contre-réaction est un mécanisme de correction dans un circuit pour que le circuit fonctionne dans un état stable et équilibré.
Donc le gain de l’amplificateur opérationnel est déterminé par les valeurs des résistances R1 et R2
La tension de la sortie Vs est déterminée par la formule suivante :
Dans un système à contre-réaction positive, une partie de la sortie est renvoyée vers l’entrée non inverseuse de l’amplificateur opérationnel. Ce type de rétroaction est utilisé pour augmenter le gain. La rétroaction positive n’est pas aussi largement utilisée que la configuration à contre-réaction négative.
La tension de la sortie Vs est déterminée par la formule suivante:
Les filtres
Les résistances sont également utilisées pour filtrer les signaux entrants lorsqu’elles sont utilisées avec des condensateurs. Les filtres sont largement utilisés dans de nombreux circuits électroniques où ils permettent le passage d’un signal d’une certaine fréquence et atténuent les fréquences indésirables. Il existe deux formes de filtres : les filtres passifs et les filtres actifs. La résistance fait partie intégrante des filtres passifs avec les condensateurs et les inducteurs. Il existe trois types importants de filtres qui peuvent être construits à l’aide de composants passifs tels que les résistances, les condensateurs et les inducteurs. Filtre passe-bas, filtre passe-haut et filtre passe-bande.
Filtre passe-bas
Ci-dessus, un filtre passe-bas simple conçu à l’aide d’une résistance et d’un condensateur. Le filtre passe-bas ne laisse passer que les signaux basse fréquence, c’est-à-dire les signaux dont la fréquence est inférieure à la fréquence de coupure, et bloque les composants haute fréquence du signal entrant. Ce qui se passe ici, c’est qu’à basse fréquence, le condensateur présente une réactance élevée par rapport à la résistance R. La tension aux bornes du condensateur à ce stade est très élevée par rapport à la tension aux bornes de la résistance. Par conséquent, il permet aux signaux bas fréquence de passer en toute sécurité. À haute fréquence, la réactance du condensateur devient faible et donc la chute de tension au niveau de la résistance devient élevée, atténuant ainsi le signal entrant.
Filtre passe-haut
Le circuit illustré ci-dessus est un filtre passe-haut qui atténue le signal bas fréquence en dessous du point de coupure et ne laisse passer que les signaux hauts fréquence. Ce qui se passe ici, c’est que lorsque la fréquence du signal entrant est très basse, le condensateur présente une réactance élevée, agissant ainsi comme un circuit ouvert conduisant à une atténuation. Lorsque la fréquence entrante est supérieure à la fréquence de coupure, le condensateur présente une faible réactance, permettant ainsi au signal de passer.
Filtre passe-bande
Le filtre passe-bande est une combinaison de filtres passe-haut et passe-bas. Contrairement à ces derniers, le filtre passe-bande a deux fréquences de coupure. Ce filtre ne laisse passer le signal que dans une bande de fréquences particulière. Le signal dont la fréquence se trouve en dehors de cette bande sera atténué.
Dans tout ce qui précède, la fréquence de coupure est très importante car elle détermine la fréquence à laquelle un signal sera autorisé à passer ou à être atténué. La conception des filtres est un concept assez vaste à expliquer dans cet article, notre but est de comprendre le rôle des résistances dans les filtres.
Circuit de temporisation
L’utilisation de résistances dans les circuits de temporisation est une application assez courante. Les éléments de temporisation sont communément appelés circuits RC, où une résistance et un condensateur fonctionnent ensemble pour générer un certain délai en fonction des valeurs des composants.
Le circuit RC ci-dessus utilise simplement une résistance et un condensateur pour générer le délai requis. Ce délai est régi par la formule T = RC où T est appelé constante de temps.
Prenons par exemple :
R = 47kΩ et C = 100μf Ainsi, l’application de ces valeurs dans la formule T= RC donnera T = 4.7 secondes de délai en utilisant ce circuit. Mais ce n’est pas tout avec ce circuit, afin de comprendre pleinement le circuit RC.
On va comprendre ce circuit de temporisation et quel est le rôle de la résistance dans celui-ci.
Lorsque la tension appliquée sur un condensateur et traversé par un courant, le condensateur commence progressivement à se charger. Cela produit une augmentation de la tension sur ses bornes. La tension sur un condensateur augmente progressivement et non instantanément, ce qui génère un délai. Une fois que le condensateur atteint la tension d’alimentation ou Vcc, il arrête de se charger et ne laisse passer aucun courant. Dans cet état, le condensateur est considéré comme complètement chargé. Le temps nécessaire pour passer de l’état de charge zéro à l’état de charge complète produit le délai.
On déduit qu’il faut 4.7 secondes pour atteindre 100 % de charge, ce qui correspond à la tension fournie. Comme nous l’avons vu précédemment, une constante de temps T = R x C
La fonction principale de la résistance dans un circuit RC ou de temporisation est de contrôler le flux de courant vers le condensateur. Cela influencera le délai généré.
Ainsi, avec les valeurs de la résistance et du condensateur ci-dessus, il faut 4.7 secondes pour que le condensateur atteigne la tension fournie de 12 V.
Ainsi, ce simple circuit RC est capable de générer un délai près de 5 secondes. Cet élément RC est utilisé avec d’autres circuits de manière à ce que la tension aux bornes du condensateur soit surveillée en tant qu’entrée et que le délai souhaité soit atteint.
Circuit de temporisateur utilisant NE555
Le circuit suivant allume une LED lorsque vous appuyez sur le bouton. Après environ 10 secondes, la LED s’éteint.
Le circuit ci-dessus est un temporisateur utilise NE 555, le délai de temporisation est réglé par C1 ou R1.
Jouer sur la valeur de la résistance R1 est plus pratique, le délai augmente avec l’augmentation de R1 et inversement.
Si vous souhaitez un délai réglable, remplacez R1 par une résistance variable (potentiomètre).
DERNIERS MOTS :
J’espère que ce tutoriel vous sera très utile. Les applications des résistances mentionnées ci-dessus ont une grande importance et sont largement utilisées.
N’hésitez pas à commenter l’article pour améliorer son continu.
Cliquez pour savoir comment utiliser le code couleur des résistances
