در سلسله آموزش های مدارات الکترونیکی قسمت سوم را به معرفی و بررسی یک قطعه فوق العاده کلیدی اختصاص می دهیم. مقاومت الکتریکی یکی از مهم ترین ابزارها جهت اجرای یک مدار است. وجود این قطعه به قدری ضروریست که هیچ مداری را نمی توان بدون حضور این قطعه تصور نمود. مقاومت های الکتریکی دارای اندازه مشخصی هستند که مطابق این اندازه در مدار جریان الکتریکی را محدود می کنند. در حقیقت یک مقاومت الکتریکی با قرارگیری در مدار وظیفه مصرف جریان الکتریکی را بر عهده دارد. در این آموزش قصد داریم تا به این قطعه کلیدی و کاربردی، نقش و محاسبات آن در مدارها بپردازیم. در ادامه آموزش کاربرد و رنگبندی مقاومت با مرجع تخصصی الکترونیک به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.
شناخت مقاومت الکتریکی
مقاومت های الکتریکی یکی از مهم ترین قطعات در طراحی و پیاده سازی بردهای الکترونیکی به شمار می رود. این قطعه با نقش مصرف کننده در مدار قرار می گیرد. پس از قرارگیری با توجه به اندازه خود، جریان مدار را مصرف(محدود) می نماید. مقاومت های الکتریکی با نماد امگا در مدار شناخته می شوند. واحد اندازه گیری این قطعه کلیدی اهم بوده که می تواند تا کیلو و حتی مگا نیز، این قطعه اندازه داشته باشد.
همانطور که گفته شد، یک مقاومت الکتریکی در نقش مصرف کننده، می تواند توان الکتریکی منبع را مصرف کند. به عبارت دیگر این قطعه می تواند جریان عبوری از خود را محدود نماید. این مورد کاملا توسط قانون اهم تفسیر می شود. برای روشن شدن موضوع، فرض کنید یک مقاومت الکتریکی با اندازه ۱۰۰۰ اهم(یک کیلو اهم) به یک منبع تغذیه ۵ ولتی متصل شده است. در این جا جریان گدرنده از مقاومت به صورت زیر اندازه گیری می شود.
I=V/R=>I=5/1000=5Ma
مطابق رابطه فوق جریان عبوری از مقاومت برابر با ۵ میلی آمپر خواهد بود. به عبارت دیگر این مقاومت جریان منبع تغذیه را تا ۵ میلی آمپر برای المان های سری با خود کاهش می دهد. به عنوان مثال فرض کنید که جریان قابل تامین توسط منبع تغذیه ۱ آمپر باشد، در این صورت با وجود این مقاومت جریان برای المان های سری با مقاومت به ۵ میلی آمپر کاهش می یابد. موضوع برابر شدن جریان المان های سری با جریان ۵ میلی آمپری، به بحث قسمت دوم آموزش باز می گردد. آن جا گفته شد که جریان الکتریکی در المان های سری با یکدیگر برابر است.
حال که از نقش مقاومت در مدار آگاه شدیم، نوبت به بررسی اندازه مقاومت و محاسبات آن می رسد. قسمت بعد به این موضوع می پردازد
رنگ بندی مقاومت و خواندن کد
هر قطعه الکترونیکی با یک سری اطلاعات فنی دسته بندی میشود. مقاومت‌های که از پرمصرف‌ترین قطعات الکترونیکی هستند، با رنگ بندی دسته بندی می‌شوند. البته رنگ بندی برای مقاومت‌های DIP است. مقاومت SMD توسط یک عدد چاپ شده روی بدنه‌اش شناسایی میشود. ولی مقاومت های معمولی دارای نوارهای رنگی هستند. براساس تعداد نوارها و رنگ‌های‌شان مقاومت قابل شناسایی خواهد بود. اگر دقت کرده باشید، بدنه یک مقاومت الکتریکی دارای نوارهای رنگی است. این نوارهای رنگی در حقیقت کدهای اطلاعات مقاومت جهت اندازه گیری آن است. این کدها بیانگر اندازه مقاومت و میزان خطای آن است. برای این که موضوع روشن تر شود، به تصویر زیر دقت کنید.
مطابق تصویر فوق، یک مقاومت دارای رنگ های مختلف است. این رنگ‌ها درواقع کدهایی هستند که کمک میکنند ظرفیت یک مقاومت را بفهمیم. همچنین رنگ روی بدنه مقاومت کمک می‌کند که بدون نیاز به اهم متر، ظرفیت یک مقاومت را تشخیص دهیم. برای محاسبه اندازه یک مقاومت، دقت داشته باشید که رنگ مشخص شده در سمت راست همواره میزان خطا را بیان می کند. این خطا به درصد برای رنگ های مختلف به شرح زیر است. هر مقاومتی براساس درصد خطایی که دارد، کاربری متفاوتی هم خواهد داشت. در ادامه درصد خطاها را مشخص کرده‌ایم.
قرمز: ۲
آبی: ۶
زرد: ۴
در ادامه برای رنگ های دیگر، دو رنگ اول از سمت چپ اندازه و رنگ سوم ضریب را تعیین می کند. به عنوان مثال رنگ قهوه ای برای عدد ۱ و رنگ مشکی برای عدد ۰ تعیین می شود. در این حالت رنگ سوم هم ضریب را تعیین می کند. از آنجاییکه ضریب به رنگ قرمز است، رنگ قرمز برای عدد ۲ خواهد بود. در این حالت مقدار مقاومت به صورت زیر تعیین می شود.
۱۰*۱۰۰=۱۰۰۰
مطابق رابطه فوق، ابتدا عدد یک و سپس عدد ۰ قرار می گیرد. از آنجاییکه ضریب ما ۲ است، یعنی ۱۰ به توان ۲ محاسبه می شود. بدین ترتیب می توان میزان مقاومت را اندازه گرفت. در ادامه جدول زیر عدد متناسب با هر رنگ را نمایش می دهد.
| عدد متناسب با کد رنگ | رنگ |
| ۰ | مشکی |
| ۱ | قرمز |
| ۲ | قهوه ای |
| ۳ | نارنجی |
| ۴ | زرد |
| ۵ | سبز |
| ۶ | آبی |
| ۷ | بنفش |
| ۸ | خاکستری |
| ۹ | سفید |
به عنوان مثال زمانیکه یک مقاومت دارای رنگ های نارنجی قهوه ای و زرد است، اندازه آن به صورت زیر محاسبه می گردد.
۳۲*۱۰۰۰۰= ۳۲۰۰۰=۳۲k
در ادامه این آموزش، قسمت بعد را به نحوه خواندن مقدار مقاومت به کمک مولتی متر اختصاص می دهیم. به کمک این روش می توانیم مقاومت مد نظر را نیز، عیب یابی نماییم.
اندازه گیری مقاومت توسط اهم متر
در قسمت پیشین نحوه اندازه گیری مقدار مقاومت را با هم بررسی کردیم. در این قسمت قصد داریم به کمک مولتی متر اندازه یک مقاومت را مشاهده کنیم. در این روش در صورتیکه مقاومت الکتریکی توسط مولتی متر بیشتر یا کمتر از مقدار محاسبه شده توسط ما باشد، خرابی مقاومت مشخص می گردد. برای این مورد مولتی متر را روی تست مقاومت قرار دهید. سپس با توجه به اندازه مقاومت سلکتور را روی مقیاس صحیح تنظیم نمایید. در ادامه اندازه مقاومت را مشاهده کنید.
توجه: مقاومت دارای پلاریته نیست؛ شما می توانید پراب های مولتی متر را روی هر کدام از پایه های مقاومت قرار دهید.
پس از مشاهده مقدار مقاومت، در صورتیکه اختلاف چشمگیری بین مقاومت اندازه گیری شده و مقداری که محاسبه کردیم وجود داشت، متوجه آسیب دیدگی مقاومت خواهیم شد. نکته دیگر در رابطه با مقاومت ها، بحث کاهش ولتاژ است. در قسمت های پیشین نحوه کاهش(محدود) سازی جریان توسط مقاومت را مشاهده نمودیم. اما مقاومت ها می توانند علاوه بر جریان، ولتاژ را هم کاهش دهند. این مورد در قسمت بعد بررسی می گردد.
کاهش ولتاژ منبع تغذیه با تقسیم مقاومتی
همانطور که از قسمت های پیشین به یاد داریم، مقاومت های الکتریکی با توجه به اندازه خود میم توانند به صورت خطی از جریان بکاهند. اما در کنار این موضوع، امکان کاهش ولتاژ توسط مقاومت ها نیز وجود دارد. این مورد که توسط مدار تقسیم مقاومتی شناخته می شود، مداری به شکل زیر دارد.
مطابق تصویر فوق، ولتاژ VOUT به شکل زیر محاسبه می شود.
VOUT=VIN*R2/(R1+R2)
طبق رابطه فوق ولتاژ خروجی نسبت به مقاومت ها کاهش می یابد. یه عنوان مثال فرض کنید ولتاژ ورودی ۲۰ ولت است. سپس در ادامه مقادمت R2 برابر با ۱۰ کیلو اهم و مقاومت R1 برابر با ۱۰۰ کیلو اهم است. طبق این اطلاعات ولتاژ خروجی برابر با مقدار زیر خواهد بود.
VOUT=5*10/(110)=0.45
شناخت رنگ بندی مقاومت
مقاومت‌ها در الکترونیک یکی از مهم‌ترین اجزای الکترونیکی هستند و برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می‌شوند. رنگبندی مقاومت‌ها نشان دهنده مقدار مقاومت آنها است. در بسیاری از مقاومت‌ها، رنگ‌های مختلف روی بدنه آنها قرار می‌گیرد که به وسیله‌ی آنها می‌توان مقدار مقاومت را تشخیص داد. سیستم رنگبندی مقاومت‌ها بر اساس استاندارد مقاومت‌هایی که معمولاً در صنعت الکترونیک استفاده می‌شوند، به نام “استاندارد رنگبندی مقاومت‌ها” یا “استاندارد رنگ کد” است. این استاندارد بر اساس تعداد رنگ‌ها و موقعیت آنها بر روی بدنه مقاومت تعیین میشود. به طور کلی، مقاومت‌ها از نوع سه‌رنگ و چهاررنگ و پنج رنگ و شش رنگ هستند. در مقاومت‌های سه‌رنگ، سه رنگ بر روی بدنه مقاومت قرار می‌گیرند و در مقاومت‌های چهاررنگ، چهار رنگ بکار می‌رود. در ادامه به توضیح استفاده از هر کدام از این دو سیستم می‌پردازیم.
سیستم سه رنگ مقاومت
در این سیستم، مقاومت‌ها با استفاده از سه رنگ متفاوت رنگبندی می‌شوند. رنگ اول و دوم نشان دهندهٔ ارقام اول و دوم مقدار مقاومت هستند و رنگ سوم بیانگر ضریب ضرب کنندهٔ این دو رقم است. اکثراً در این سیستم از رنگ سیاه به عنوان ضریب ضرب کننده استفاده میشود.
سیستم چهار رنگ مقاومت
در این سیستم، مقاومت‌ها با استفاده از چهار رنگ متفاوت رنگبندی می‌شوند. رنگ اول و دوم نشان دهندهٔ ارقام اول و دوم مقدار مقاومت هستند، رنگ سوم بیانگر ضریب ضرب کنندهٔ این دو رقم است، و رنگ چهارم مقاومت را به عنوان تحمل خطا نشان می‌دهد.
سیستم پنج رنگ مقاومت
سیستم رنگ کد پنج‌خطی، برای مقاومت‌های با دقت بالا استفاده میشود. در این سیستم، پنج رنگ بر روی بدنه مقاومت قرار می‌گیرند. رنگ اول و دوم نشانگر اعداد اول و دوم مقاومت هستند، رنگ سوم نشانگر ضریب ضرب کنندهٔ این دو رقم است، رنگ چهارم نشانگر ضریب ضرب کنندهٔ نسبی است و رنگ پنجم نشانگر تحمل خطا یا دقت مقاومت است.
سیستم شش رنگ مقاومت
سیستم رنگ کد شش‌خطی نیز برای مقاومت‌های با دقت بالا استفاده میشود. در این سیستم، شش رنگ بر روی بدنه مقاومت قرار می‌گیرند. رنگ اول تا پنجم نشانگر اعداد اول تا پنجم مقاومت هستند، رنگ ششم نشانگر ضریب ضرب کنندهٔ این پنج رقم است و رنگ پنجم نشانگر تحمل خطا یا دقت مقاومت است.
هر رنگ به یک مقدار عددی نسبت داده شده است. برای خواندن مقدار مقاومت از روی رنگ‌ها، شما باید مقادیر عددی رنگ‌ها را بخوانید و با استفاده از جدول تبدیلی به مقدار مقاومت معادل برسید. این جدول تبدیلی معمولاً به صورت جداول رنگبندی در دسترس است. لطفاً توجه داشته باشید که رنگبندی مقاومت‌ها ممکن است بین کشورها و تولیدکنندگان متفاوت باشد. بنابراین، در هر مورد خاص، بهتر است دستورالعمل‌ها و استانداردهای مربوطه را از منابع قابل اعتماد دریافت کنید یا به تولیدکنندهٔ مقاومت مراجعه کنید.
جدول کد رنگ‌های مقاومت
روش خواندن رنگ مقاومت برای تشخیص مقدار مقاومت به کار می‌رود. در سیستم رنگبندی مقاومت‌ها، هر رنگ نمایانگر یک مقدار عددی است. برای خواندن رنگ‌ها و تشخیص مقدار مقاومت، مراحل زیر را دنبال کنید.
- تشخیص رنگ‌ها: نگاهی به بدنه مقاومت بیندازید و رنگ‌ها را تشخیص دهید. معمولاً سه یا چهار رنگ بر روی مقاومت وجود دارد. رنگ‌ها به ترتیب از سمت چپ به راست قرار دارند.
- تعیین مقادیر رنگ‌ها: با استفاده از جدول تبدیلی رنگ‌ها، به هر رنگ مقدار عددی متناظر را نسبت دهید. هر رنگ به یک رقم یا یک ضریب ضرب کننده متناظر می‌انجامد. به عنوان مثال، رنگ اول نشانگر رقم اول مقاومت، رنگ دوم نشانگر رقم دوم مقاومت، و غیره است.
- تعیین مقدار مقاومت: با ترکیب مقادیر عددی رنگ‌ها، مقدار مقاومت را مشخص کنید. اگر سیستم رنگبندی سه‌رنگ باشد، دو رقم اول مقدار مقاومت را مشخص میکنند و رقم سوم (معمولاً رنگ سیاه) ضریب ضرب کننده است. اگر سیستم رنگبندی چهاررنگ باشد، سه رقم اول مقدار مقاومت را تعیین میکنند و رقم چهارم (معمولاً رنگ قهوه‌ای) تحمل خطا را نشان می‌دهد.
- توجه به واحد: حتماً به واحد مقاومت توجه کنید (اُم، کیلواُم، مگااُم و غیره)، که ممکن است بر روی بدنه مقاومت نوشته شده باشد یا با توجه به سایر عوامل و شرایط، مشخص شود.
با رعایت این مراحل، میتوانید رنگبندی مقاومت را بخوانید و مقدار مقاومت را تشخیص دهید. توجه داشته باشید که دقت و دقت بالا برای خواندن رنگ‌ها و استفاده از جداول تبدیلی ضروری است تا مقدار مقاومت به درستی تعیین شود. تصویر زیر برای درک بهتر رنگبندی روی مقاومت در نظر گرفته شده است. هر مقاومت براساس تعداد باندهای رنگی که دارد دسته بندی میشود. مقاومت ۴ باند و ۵ باند و ۶ باند. هر کدام درصد خطایی متفاوت دارند. به کمک تصویر زیر و جدول عددهایی که برای هر رنگ مشخص شده‌اند، میتوانید ظرفیت یک مقاومت را محاسبه کنید. البته برای محاسبه کردن ظرفیت مقاومت اپلیکیشن‌های بسیار کاربردی هم برای موبایل طراحی شده‌اند. که در ادامه این موارد را هم بررسی خواهیم کرد.
نرم افزار محاسبه رنگ مقاومت
یک روش دیگر برای تشخیص ظرفیت یک مقاومت استفاده از اپلیکیشن است. اگر جدول رنگ بندی مقاومت را از حفظ نیستید. یا اینکه میخواهید خیلی سریع و بدون خطا ظرفیت یک مقاومت را تشخیص دهید. پیشنهاد میشود از اپلیکیشن موبایلی استفاده کنید. برای تشخیص ظرفیت مقاومت نرم افزار محاسبه رنگ مقاومت متنوعی در دسترس هستند. کافیست از طریق اپ استور موبایلتان اقدام به جستجوی کنید. یک اپلیکیشن سبک و کاربردی ایرانی هم در بازار مایکت وجود دارد. به اسم کد رنگ مقاومت در صورت تمایل میتوانید این اپلیکیشن سبک را روی تلفن اندرویدیتان نصب کنید. اپلیکیشن‌های دیگری هم در بازارهای خارجی قابل دانلود هستند. برای تلفن‌های اپل هم اپلیکیشن EE Helper انتخاب حرفه‌ای و بسیار کاربردی است.
لوازم مورد نیاز
جمع بندی
در مجموعه آموزش های شناخت قطعات و مدارهای الکترونیکی، قسمت سوم را به مقاومت الکرتیکی اختصاص دادیم. مقاومت الکتریکی یک قطعه بی نهایت کاربردی در مدارات مختلف است. این قطعه می تواند اقدام به محدود سازی جریان نماید. به عبارت دیگر به کمک این قطعه می توان جریان قابل تامین توسط منبع تغذیه را کاهش داد. در طرف دیگر این قطعه قادر به کاهش ولتاژ نیز، خواهد بود. در این آموزش نحوه خواندن کدهای رنگی مقاومت و محسابه آن را هم بررسی کردیم. همچینن نحوه عیب یابی و خواندن مقدار این قطعه را توسط مولتی متر، بررسی کردیم. در قسمت های بعدی این سلسله آموزش سایر قطعات را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
چنانچه مطالب این آموزش را گنک یافتید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در مطالب درج شده وجود دارد میتوانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.
سلام و خسته نباشید
عدد مناسب برای کد رنگ رو درست نوشتید؟
سلام و متشکرم
بله
درست است
یک سوال دیگر
اینکه داخل این فرمول VOUT=VIN*R2/(R1+R2) در متن نوشته مقدار VIN مساوی با ۲۰ بود اما در محاسبه مقدار مساوی با ۵ شد چرا؟
VOUT=5*10/(110)=0.45
اشتباه تایپی است.
متشکرم از لطف و دقت شما
باید همان عدد ۲۰ به جای ۵ قرار گیرد.