Résistances
Une résistance (on dit aussi, parfois, résistor, comme en anglais) est un dipôle passif, linéaire et symétrique, qui a la propriété de s'opposer, plus ou moins, au passage du courant. C'est sa valeur ohmique qui caractérise cette propriété.
La loi d'Ohm nous apprend que, dans un circuit constitué d'une pile, d'une ampoule et d'une résistance en série, si la valeur ohmique de la résistance augmente, l'intensité du courant diminue de manière proportionnelle, et vice-versa.
Les résistances sont fabriquées à l'aide soit d'un alliage possédant un fort coefficient de résistivité (nichrome, constantan, manganin...), soit de carbone graphité, mélangé avec de l'argile, ou par dépôt sur un fil métallique de couches d'oxydes (résistances dites "à couche").
Trois critères sont à considérer dans le choix d'une résistance:
Il existe plusieurs séries de résistances. Chaque série se caractérise par son échelonnement des valeurs par décade et par sa précision.
Une décade regroupe les valeurs de 1 à 10, de 10 à 100, de 100 à 1 k , etc.
La valeur ohmique est indiquée selon le code des couleurs, à l'aide de trois anneaux (le quatrième indique la tolérance). L'unité de mesure est l'ohm.
Les résistances à couches métalliques des séries E12 (12 valeurs entre 10 et 100) et E24 (24 valeurs entre 10 et 100) bénéficient d'une précison de 5%. Ce sont celles que l'on utilise le plus couramment, en puissance 1/4 W ou 1/2 W. Elles supportent une tension de service de 350 V.
Ces résistances sont généralement vendues par lots de 10 ou 100 de même valeur. Prix indicatif: de 0,15 à 0,60 euro la dizaine ou de 1,5 à 3,8 euros la centaine.
Pour obtenir une valeur n'existant pas dans la série, il faut recourir à des combinaisons: mise en série ou en paralèlle de deux ou plusieurs valeurs.
Par exemple, dans la série E12, on obtient la valeur 340 en mettant en série une valeur 330 et une valeur 10, ou en mettant en parallèle deux valeurs 680.
Voici un petit exercice pour se familiariser avec le calcul des résistances équivalentes:
Voici un autre exercice, qui implique de calculer la résistance équivalente du circuit:
Les résistances dites "de puissance" peuvent dissiper au moins 1 W. Elles sont à couche métallique (1 ou 2 W), bobinées (3 W) ou vitrifiées (6,5 W).
On trouve, en 2 W, des valeurs allant de 1 ohm à 1 M, et à partir de 3 W, des valeurs de 0,1 ohm à 10 k. La valeur est indiquée en clair et non pas par code des couleurs.
Leur tolérance est généralement de 5%, parfois 10%. La puissance nominale est vérifiée à 25°C.
Les dimensions (donc l'encombrement) augmentent en fonction de la puissance dissipée: le diamètre est d'environ 6 mm pour une 3 W.
Les prix vont de 0,30 euro pièce en 2 W, à 0,90 euro pièce en 6,5 W.
Rappelons au passage que 2 résistances de 1 ohm 1/4 W mises en parallèle sont équivalentes à une unique résistance de 0,5 ohm 1/2 W.
On appelle ajustables ou potentiomètres ajustables des résistances dont la valeur est variable et peut être ajustée par l'utilisateur.
Ces résistances se présentent sous la forme d'un petit boîtier muni de trois pattes et d'un curseur rotatif, à souder sur le circuit imprimé.
Il existe une grande variété de modèles, à piste de carbone ou à piste cermet, capotés ou non, horizontaux (pour un montage "couché") ou verticaux (montage "debout").
Dans tous les cas, la valeur de la résistance désirée se relève entre la patte de gauche et la patte médiane, correspondant à la portion de piste déterminée par le curseur, et elle s'ajuste en tournant, à l'aide d'un tournevis, le curseur central.
Les valeurs courantes vont de 47 ohms à 10 Mohms, selon l'échelonnement de la série E3 (10 - 22 - 47).
La puissance dissipée est de 1/4 ou 1/2 W. Quant à la précision, elle est de l'ordre de 20% par rapport à la valeur fixée.
Similaires aux ajustables ordinaires, les multitours, plus volumineux et plus onéreux, sont aussi plus précis puisqu'ils se règlent non pas à l'aide d'un simple curseur, mais à l'aide d'une vis. Le nombre de tours peut être de 15 ou 25 et la vis peut être située sur le dessus ou sur le côté du composant, qui se présente sous une forme rectangulaire. Les trois pattes sont le plus souvent en ligne, au pas de 2,54. Les multitours, dont le prix est d'environ 1,5 euro pièce, sont recommandés chaque fois qu'un réglage fin est nécessaire.
Les potentiomètres dits "de tableau" sont identiques, dans leur principe, aux ajustables, mais ils sont nettement plus volumineux et munis d'un axe, sur lequel on peut au besoin adapter un bouton de réglage.
Le choix d'un potentiomètre fait intervenir plusieurs critères:
Le critère nouveau est la loi de variation qui peut être linéaire (LIN A) ou logarithmique (LOG B).
A titre purement documentaire, il existe en outre des potentiomètres spéciaux, dont la loi de variation est logarithmique inverse ou logarithmique sens anti-horaire, mais ces composants sont destinés à des applications bien spécifiques.
Pour une alimentation variable ou un ampli audio, on choisira de préférence un potentiomètre linéaire, permettant un échelonnement régulier des tensions de sortie.
Les valeurs courantes vont de 100 ohms à 1 Mohm, selon l'échelonnement de la série E3 (10 - 22 - 47). La tolérance, sur les modèles standards, est de 20%. La puissance peut être de 0,12 W, 0,25 W ou 1 W.
Il est à noter que, en plus des critères énoncés ci-dessus, on sera parfois amené à tenir compte des dimensions du boîtier et du diamètre de l'axe (4 ou 6 mm). De plus, certains modèles peuvent être soudés, alors que d'autres sont prévus pour être déportés en face avant (les pattes sont percées de trous permettant une liaison filaire).
Les prix des potentiomètres rotatifs vont de 1,15 euro pièce environ pour un modèle LIN A standard à plus de 4,50 euros pièce pour un modèle LOG B de meilleure stabilité (piste cermet).
Les photorésistances au CdS, ou cellules photoconductrices LDR, sont des résistances très particulières, puisque leur valeur ohmique augmente ou diminue en fonction de l'éclairement: elle est assez faible à la lumière et très forte dans l'obscurité.
LDR = Light Dependant Resistor, résistance variable avec la lumière, en français.
Comme les résistances à CTN, leur précision est toute relative et il sera préférable de n'envisager que des montages à base de comparateur: détection d'un certain seuil de luminosité, de préférence plein jour ou obscurité complète, les valeurs intermédiaires étant plus délicates à déterminer.
Vue du dessus de la cellule. On distingue les deux connexions, à droite et à gauche.
Il existe sur le marché quelques modèles de LDR. La résistance d'obscurité du modèle dit "standard" (diamètre 11 mm) est supérieure à 10 M, tandis que des modèles un peu plus performants offrent une résistance à 10 lux de l'ordre de 20 k à 100 k et une résistance d'obscurité de 20 M.
Ces valeurs, répétons-le, demandent à être vérifiées dans le contexte de l'utilisation pratique du composant!
La mise en oeuvre d'une photorésistance est identique à celle d'une résistance ordinaire, une LDR n'étant pas polarisée. Malgré une apparente fragilité, ce composant se révèle assez robuste.
Le prix des cellules photoconductrices se situe aux environs de 1,5 euro pièce.
Thermistances (résistances à CTN)
Une thermistance, encore appelée résistance à CTN (Coefficient de Température Négatif), possède une propriété intéressante: sa valeur ohmique diminue quand la température augmente. Ce composant est donc sensible à la température à laquelle il est soumis, ou plus exactement aux variations de température dans son voisinage immédiat.
La valeur nominale d'une résistance à CTN se vérifie à 25°C. Par exemple, la valeur ohmique d'une CTN de 10 k sera effectivement de 10 k à 25°C. Elle sera supérieure à une température plus basse, et inférieure à une température plus élevée.
Les graphes ci-contre montrent le comportement (courbe de réponse) de deux thermistances: valeur ohmique en fonction de la température à laquelle la CTN est soumise.
Le repérage de la valeur nominale s'effectue par code des couleurs, comme pour une résistance ordinaire. La puissance dissipée par ce composant est généralement de 1/2 W.
Il est à noter que la thermistance, comme sa cousine la photorésistance, n'est pas un composant d'une extrême précision. Elle sera utilisée, par exemple, pour délimiter ou comparer des seuils de température, plutôt que pour obtenir des températures précises, surtout si ces températures sont voisines. Il n'est donc pas question de réaliser un thermomètre à l'aide de résistances à CTN! Pour cela, on utilisera obligatoirement des composants spécialisés (capteurs de température).