Sto scrivendo gli appunti per il corso su Arduino che realizzerò a partire dal prossimo 13 marzo per gli insegnanti della rete robotica che insegnano nel triennio della scuola superiore. Nelle slide stavo scrivendo alcune cose in merito alle resistenze di pull up e pull down. E’ una domanda ricorrente che mi viene posta via mail e da sempre ho un post lasciato a metà che devo sempre concludere. Condivido con voi alcune risorse che potrebbero esservi di aiuto. In passato avevo già parlato di questo argomento nei commenti, trovate indicazioni a questo link e a questo link. Una Spiegazione interessate la potete trovare anche su microcontroller.it più avanti aggiungero qualcosa di mio.
Incomincia per me il periodo di transizione da miopia a presbiopia 🙂 e per questo con me porto sempre in tasca una piccola lente di ingrandimento che mi consente di leggere i codici dei componenti.
Ho qualche problemino anche con i colori quando vi è scarsa illuminazione e per questo il riconoscimento delle bande colorate sulle resistenze alcune volte mi risulta un po’ difficoltoso.
Ho scoperto ad inizio anno scolastico che un paio di miei allievi sono daltonici, in un primo momento provavano un po’ di imbarazzo nel confidarmi questo problema, ma poi tutto è andato bene… in elettronica con un multimetro risolviamo il problema del daltonismo, disturbo che colpisce l’8% della popolazione mondiale.
In questi giorni ho scoperto un’utile programma per aiutare i miei due studenti, per far si che potessero riconoscere i colori sulle resistenze, essendo loro dotati anche di iPhone, ho consigliato di utilizzare l’app Resistor Photo ID realizzata da Rich Olson.
L’applicazione consente di utilizzare la fotocamera dell’iPhone per identificare in automatico i colori presenti sulle resistenza.
Tutto ciò che dovete fare è installare l’app e procedere come segue:
1. usando l’app, scattate una fotografia di una resistenza a 4 bande, fate click sull’icona “macchina fotografica” in basso a destra;
2. allineare il contorno della resistenza con la sagoma che appare sul display del telefono
2. trascinate le bande numerate sulle fasce colorate della resistenza
3. Resistor Photo ID vi fornirà valore e tolleranza della resistenza
come si usa un multimetro per misurare la resistenza elettrica
Cosa è la resistenza?
La resistenza è l’opposizione al flusso di corrente e il componente chiamato RESISTORE è progettato per questo scopo. I resistori possono essere di molte forme e dimensioni, alcuni hanno un valore fisso ed altri sono variabili. L’immagine mostra i più comuni resistori che potete trovare in un laboratorio di elettronica.
Unità di misura
L’ohm è l’unità di misura della resistenza e la sua unità di misura è indicata con la lettera greca ? (omega).
Il valore della resistenza di un circuito elettronico può variare da frazioni di ohm a molti milioni di ohm.
Utilizzeremo multipli e sottompultipli per indicare il valore di resistenza e quindi ad esempio:
1 Kilohm = 1000 ohm
1 Megaohm = 1000000 ohm
Ohm, Kilohm, Megaohm sono in genere abbreviati per questioni di praticità e quindi useremo la seguente notazione:
ohm = ?
Kilohm = K?
Megaohm = M?
Alcuni esempi:
15 ohm = 15 ?
2.200 ohm = 2,2 k?
47.000 ohm = 47 K?
30.000 ohm = 30 K?
2.700.000 ohm = 2,7 M?
Codice colore delle resistenze
Sul resistore le bande colorate indicano il valore di resistenza.
Fate riferimento alla seguente schema per identificare il valore della resistenza:
In laboratorio opererete con resistori che possono avere 4 o 5 bande colorate.
L’immagine che segue mostra una resistenza di 1K? con il ±5% di tolleranza.
Cosa indica la tolleranza?
Il quarto o quinto anello, a seconda del tipo di resistenza che stiamo usando, indica il grado di precisione o tolleranza al quale il resistore è stato costruito. L’anello è chiamato genericamente anello di tolleranza e per i resistori a 4 anelli può avere il colore oro o argento e come indicato nel codice colori:
oro = ± 5%
argento = ± 10%
nel caso in cui tale fascia non fosse presente, la tolleranza è del ± 20%
Esempio:
Supponiamo di avere un resistore con le seguenti fasce colorate:
ARANCIONE, ARANCIONE, MARRONE, ORO
Il suo valore di resistenza sarà:
330 ? con tolleranza ±5%
dire che la tolleranza è del ±5% significa che i valori limiti di resistenza, massimo e minimo potranno essere:
Quindi il valore di resistenza potrà assumere i valori tra 346,5 ? e 313,5 ?.
Ma cosa serve misurare la resistenza?
La misurazione di resistenza può essere utile in moltissimi casi, questi alcuni esempi:
Verifica della continuità elettrica, ovvero valutare se un componente consente più o meno il passaggio di corrente.
Verificare il valore di resistenza di un resistore quando il codice colori non è ben visibile.
Misurare la resistenza di ingresso o uscita di un circuito.
Verificare il funzionamento di un sensore o di un potenziometro (vedi più avanti)
IMPORTANTISSIMO! DA NON DIMENTICARE
Si può misurare il valore di resistenza solamente se il componente non è alimentato. La misurazione di resistenza viene effettuata applicando, da parte del multimetro, una piccola tensione, il multimetro valuterà la quantità di corrente che fluisce nel componente e tradurrà il tutto in un valore di resistenza. Se il componente è alimentato il valore di resistenza rilevato sarà errato.
La misura di resistenza deve essere fatta prima che il componente venga inserito nel circuito. Se effettuate la misurazione con componente nel circuito, misurerete la resistenza di tutto ciò che è collegato al componente in analisi.
Dovete essere sicuri che il vostro strumento funzioni correttamente, dovete avere una resistenza di riferimento. Tipicamente il laboratorio di elettronica è fornito di resistenze di precisione e per verificare la taratura dello strumento può essere sufficiente munirsi di resistenze da 1K? e 10K? con tolleranza di ±1%
Attenzione! La misura di resistenza richiede l’uso della batteria interna del multimetro, se questa batteria è scarica le misure di resistenza risultano errate.
Nella misura di resistenza è indifferente l’ordine con cui vengono inseriti i puntali, la misura sarà sempre la stessa.
Il multimetro digitale è dotato normalmente di un selettore che consente di selezionare la misurazione di resistenza in un determinato intervallo di valori. Altri intervalli sono riservati per la misurazione di altre grandezze elettriche.
Usiamo lo strumento
Cercate il simbolo ? a fianco del selettore circolare, questo identifica l’intervallo in cui potrete spostare il selettore.
Nella zona identificata con ? avete 5 suddivisioni che vanno da 200 ? a 2 M?, ciò vuol dire che a seconda di dove posizionate il selettore potrete misurare un valore massimo (valore di fondoscala) di 200 ?, 2 K?, 20K?, 200K?, 2M?.
Misura di resistenza
Come esercizio prendiamo una resistore lo copriamo e verifichiamo se questo ha un valore di resistenza inferiore a 2 K?
Per far ciò bisognerà porre il selettore su un valore di fondoscala di 2 K?.
Si rileva un valore di 0,978, che significa 0,978 K? (si noti che il selettore è posto su un fondoscala di 2 K?), ovvero un valore commerciale di 1 K?, infatti, come si evince dalla fotografia si possono notare i colori: MARRONE, NERO, ROSSO, ORO.
Ora misuriamo una resistenza di valore diverso e vediamo se siamo al di sopra o al di sotto dei 2 K? di valore.
La visualizzazione di 1 sul display significa che siete fuori scala
bisogna allora spostare il selettore su altro valore, spostiamolo sul fondoscala di 20 K?.
Leggeremo 9,90 che indica 9,90 K?, quindi il resistore ha un valore commerciale di 10 K?:
Misurare il valore di resistenza di un potenziometro
Un potenziometro è un resistore la cui resistenza varia al variare della rotazione di una manopola, nelle lezioni successive saremo più precisi e vi mostrerò che il potenziometro è assimilabile a quello che viene chiamato partitore di tensione resistivo variabile, ma ne parleremo più avanti.
E’ possibile misurare il valore massimo di resistenza del potenziomentro collegando i due terminali del multimetro sul piedino sinistro e destro del componente
Poiché la variazione di resistenza di un potenziometro può essere lineare o logaritmica, potete verificare con il multimetro la tipologia di potenziometro che avete a disposizione. Ponete un puntale su un estremo e l’altro sul centrale, se a metà della rotazione il valore della resistenza sarà la metà del valore massimo, allora il potenziometro sarà di tipo lineare. (In una successiva lezione vedremo la variazione di resistenza di un potenziometro logaritmico)
Esempio pratico (Per semplicità è stato inserito un foglietto di carta usato come indice per evidenziare l’escursione del potenziometro)
Valore minimo misurato 0 ?
Valore misurato a metà rotazione è di circa 10K?
Valore misurato alla massima escursione è di circa 19,47K?
Quindi il potenziometro ha un valore massimo di resistenza di 10K?
Il video mostra come varia la resistenza al variare della rotazione della manopola del potenziometro. Il potenziometro è di tipo lineare e si nota che a circa metà dell’escursione il suo valore è di circa 10K?.
Durante le esercitazioni di laboratorio con Arduino, giustamente alcuni studenti mi hanno fatto notare che negli esempio introdotti, in serie al diodo LED non ho inserito nessuna resistenza di protezione.
Giustissima osservazione, tenete conto però che l’inserimento del diodo LED è stato fatto sul pin 13 su cui è già predisposta su scheda una resistenza serie di 1 K Ohm è quindi non è necessaria nessuna resistenza aggiuntiva, ma in ogni caso è importante fare alcune precisazioni.
Se l’inserimento viene fatto su altri pin, diversi dal 13, è necessario inserire una resistenza di protezione che riduce la caduta di tensione sul LED, non inserendo una resistenza il diodo potrebbe bruciarsi. Per chi ha notato che il diodo, se collegato ad altro pin diverso dal 13, continua a funzionare regolarmente, ciò dipende dal fatto che l’accensione è stata limitata per un brevissimo tempo e in generale i diodi da 5mm di diametro che utilizziamo in laboratorio sono molto resistenti, in ogni caso l’assenza della resistenza di protezione riduce drasticamente il tempo di vita del LED.
A questo punto mi trovo costretto a richiamare alcune brevi nozioni sul dimensionamento della resistenza serie per un diodo LED che deve essere fatta anche tenendo conto del colore che si sta utilizzando.
La corrente di esercizio per pilotare un diodo LED oscilla tra i 15 e i 20 mA.
La caduta di tensione ai capi del LED varia in funzione del colore:
colore rosso: 1,8 V
colore giallo: 1,9 V
colore verde: 2,0 V
colore arancio: 2,0 V
colore blu: 3,0 V
colore bianco: 3,0 V
Per calcolare la resistenza R serie bisogna utilizzare la seguente formula:
R = (Vpin – V)/I
dove R e la resistenza da inserirte, Vpin la tensione nella situazione di valore logico “1” (+5V), V la caduta di tensione ai capi del diodo LED, I la corrente.
Facciamo un esempio pratico:
supponiamo di utilizzare un diodo LED rosso;
la tensione sui pin digitali quando siamo nella condizione di “ALTO” (oppure 1 o in altro modo ON) è pari a circa +5V
la corrente di esercizio del led è di circa 20 mA
Il valore della resistenza serie sarà :
R = (5 – 1,8)/0,02 = 160 Ohm
160 Ohm non è un valore commerciale, il primo valore disponibile è 180 Ohm e il successivo è 220 Ohm.
Noterete in ogni caso che per valori superiori fino ad 1 KOhm il diodo LED funziona senza alcun problema, ovviamente per valori più elevati di resistenza il diodo avrà una luminosità inferiore.
In allegato circuito disegnato sulla lavagna a lezione:
In questi giorni ho scoperto un’utile programma per aiutare i miei due studenti, per far si che potessero riconoscere i colori sulle resistenze, essendo loro dotati anche di iPhone, ho consigliato di utilizzare l’app 
