 Notes pratiques sur les résistances |
Résistances variables |
Caractéristiques des potentiomètres |
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Potentiomètres au graphite |
Potentiomètres bobinés |
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2. 3. - Identification des Résistances :
Le remplacement d'une résistance dans un circuit électronique nécessite la prise en compte des paramètres suivants : la valeur nominale, la tolérance, et, la puissance nominale.
Calcul Identification des résistances à quatre couleurs
Inscriptions :
Ces données sont exprimées au moyen de chiffres, de lettres ou de bagues de couleur selon un code bien défini.
Quand la valeur ohmique est indiquée en chiffres, on peut trouver par exemple les inscriptions suivantes :
|
0,301W ± 1 % - 1 W ± 1 % - 1 W |
19,6W ± 1 % |
2.10W ± 1 % |
etc.... |
On remarque que l'indication de puissance peut être omise et que l'on peut trouver un point à la place de la virgule.
Parfois pour les valeurs ohmiques inférieures à 1 000 W, le symbole "W" est remplacé par la lettre "R" ; si cette valeur est décimale, la lettre "R" peut prendre la place de la virgule ou du point comme dans les exemples suivantes :
100 R ± 10 % = 100 W, tolérance ± 10 %
R499 ± 1 % = 0,499 W, tolérance ± 1 %
19R6 ± 1 % = 19,6 W, tolérance ± 1 %
Pour des résistances produites par le même constructeur et de valeur supérieure à 1 000 W, la lettre "R" est remplacée par la lettre "K" (multiplicateur : x 1 000) :
8K2 = 8,200 kW = 8 200 W
2K15 + 2,15 kW = 2 150 W
Enfin, l'inscription peut être abrégée ainsi :
1,5M /10 / 1 = 1,5 MW ± 10 %, 1 W
Code des couleurs :
Si les dimensions des résistances agglomérées et à couche ne permettent pas l'inscription des paramètres en entier on a recours au système des anneaux de couleur disposés autour du corps cylindrique des résistances , à partir d'une des deux bornes.
Avec une méthode, la lecture des paramètres est toujours possible quelle que soit la position de la résistance sur le montage et est plus durable dans le temps.
Les codes internationaux sont au nombre de deux :
le code à quatre couleurs,
le code à cinq couleurs
Le premier code à quatre couleurs est reporté
sur la figure 11 ; comme on peut le voir, chaque anneau de couleur, selon la position occupée, a une signification particulière. Calcul Identification des résistances à quatre couleurs La lecture débute à partir de la bande la plus
proche de l'une des extrémités de la résistance ; les couleurs des deux premiers anneaux indiquent les deux premiers chiffres significatifs de la valeur
ohmique, la couleur du troisième anneau donne le coefficient de multiplication et enfin le quatrième la tolérance. L'éventuelle absence du quatrième anneau
sous-entend une valeur avec tolérance de ± 20 % et si le premier anneau est plus large que les autres
alors, il s'agit de résistances bobinées et non plus agglomérées
(voir figure 7-a). Quelques exemples de lecture de valeurs ohmiques
sont reportés ci-dessous : premier anneau : marron = 1
deuxième anneau :
rouge = 2
troisième anneau :
rouge = 00 (102)
quatrième anneau :
or = ± 5 %
Nous obtenons pour cet exemple une valeur
nominale de 1 200 W ± 5 %
comme illustrée figure 11. vert = 5
bleu = 6
orange = 000 (103)
argent = ± 10 %
Dans ce cas la valeur nominale est de 56 000 W ± 10 % marron = 1
rouge = 2
noir = -
marron = ± 1 %
Le troisième anneau en noir indique qu'il n'y a
pas de zéro, donc la valeur est de 12 W ± 1 %. marron
= 1
noir
= 0
vert
= 00000 (105)
La valeur résistive correspond à 1
000 000 W = 1 MW ; l'absence du quatrième anneau indique une tolérance de ± 20 %. Prenons cette fois deux exemples concernant le
codage des résistances inférieures à 10 W
: premier anneau :
blanc = 9
deuxième anneau :
marron = 1
troisième anneau :
argent = / 100 (10-2)
quatrième anneau :
or = ± 5 %
La valeur nominale d'une résistance ayant les
anneaux de couleur ci-dessus sera de : 91 / 100 = 0,91 W tolérance ± 5 % vert = 5
marron = 1
or = / 10
or = ± 5 %
Dans ce cas, la valeur ohmique nominale est de
51 / 10 = 5,1 W
tolérance = ± 5 % Le code à cinq couleurs est reporté dans la
figure 12 ci-dessous ; il est utilisé quand la valeur ohmique est composée
de trois chiffres significatifs ; la valeur nominale est comprise dans
les trois premiers anneaux et les deux derniers correspondent aux mêmes paramètres
que ceux du code à quatre couleurs. Calcul Identification des résistances à cinq couleurs Exemples de lecture : premier anneau :
marron = 1
deuxième anneau :
noir = 0
troisième anneau :
vert = 5
quatrième anneau :
marron = 0
cinquième anneau :
rouge = ± 2 %
La valeur résistive est de 1
050 W
± 2 % gris = 8
bleu = 6
jaune = 4
argent = / 100
violet = ± 0,1 %
Dans ce cas la valeur nominale est de 864
/ 100 = 8,64 W ± 0,1 %. blanc = 9
jaune = 4
orange = 3
noir = -
marron = ± 1 %
La valeur de la résistance est de
943 W ± 1 % Calcul Identification des résistances à cinq couleurs Les résistances agglomérées et à couche ont
des valeurs ohmiques normalisées pour chaque tolérance. Les tableaux des
figures 13 et 14 montrent les valeurs ohmiques des résistances couramment utilisées avec les tolérances respectives de ± 10 %
et de ± 5 %. La puissance maximale que peut dissiper une résistance
est exprimée en chiffres (exemple 1 W, 2 W, etc...) ou sous la forme d'un code inscrit sur le corps de l'élément, dans le
cas contraire il n'existe aucune indication. Pour les résistances agglomérées, la puissance
maximale pouvant être dissipée est en fonction de ses dimensions (voir figure 2-c). Pour les autres types de résistance, quand cette différenciation n'est
pas évidente, il faut se référer aux techniques de fabrication adoptées par les divers constructeurs et consulter le catalogue de ces derniers. Pour choisir la puissance que pourra dissiper une résistance,
en cas de doute à l'occasion d'un remplacement, on procède expérimentalement en mesurant la tension présente aux bornes de la résistance
quand le circuit est alimenté ; en divisant le carré de cette tension lue (V2 = V x V) par la valeur "R" de l'élément résistif, on obtient la puissance qui doit être dissipée par la résistance. Prenons un exemple : soit une résistance
de 1 000 W et une tension appliquée aux bornes de 36 Volts ;
la puissance "P" à dissiper sera donc : P = V2 / R = V x V / R = 36 x 36 / 1 000 = 1,296 W. Cette résistance sera en mesure de dissiper une
puissance de 1,296 W
; on choisira la valeur normalisée
qui est juste supérieure
à cette valeur calculée ; on trouve pour cet exemple 2 Watts. Remarque : Il faut toujours
choisir une résistance de puissance supérieure à celle calculée car le
composant ne "travaille" pas à la limite de ses possibilités, ce qui lui
assure une longévité plus grande. Il peut arriver, pour le technicien ou celui qui
expérimente un montage, de ne pas avoir à sa disposition une résistance de
valeur déterminée ; il est possible de surmonter la difficulté en ayant recours à l'association
série ou parallèle de deux ou plusieurs résistances. En effectuant un
branchement série de résistances, leurs valeurs ohmiques s'additionnent
et on peut obtenir une valeur non normalisée par deux ou plusieurs valeurs qui le sont. Par exemple, la valeur 1 150 W peut être obtenue par une résistance
de 680 W en série avec une autre de 470 W ou
une résistance de 1 000 W en série avec une de 150 W
ou encore trois résistances : une de 150 W
et deux de 500 W. En effectuant, au contraire, un
branchement parallèle on obtient une valeur ohmique inférieure à la plus
petite des valeurs de résistance du branchement. Dans ce cas, si deux résistances R1
et R2 sont en parallèle, la résistance équivalente sera : Par exemple : R1 = 120 W
et R2 = 240 W Pour connaître quelle valeur de résistance
R2, on doit mettre en parallèle avec R1 pour obtenir une résistance équivalente Req
bien déterminée, il faut appliquer la formule suivante : Supposons que l'on veuille par exemple, obtenir une résistance Req de
60 W et que nous ayons à notre disposition une résistance R1 de 100
W ; la valeur de la résistance R2 en parallèle avec R1 sera : Dans un raccordement série
ou parallèle de deux ou plusieurs résistances, la somme des puissances pouvant être dissipée par ces dernières n'est pas toujours égale à la puissance
pouvant être dissipée par la résistance substituée. En effet,
pour qu'elle le soit, il faut que toutes les résistances de substitution aient la
même valeur ohmique et la même puissance nominale. Exemple : Une résistance de
1 500 W - 2 W
peut être obtenue en reliant en série deux résistances de 750
W - 1 W ou en parallèle deux résistances de 3 000 W
- 1 W. Si cette fois on réalisait 1
500 W - 2 W par deux résistances en série de 1 000 W - 1 W
et une de 500 W - 1 W, on s'apercevrait que la résistance de 1 000 W
ne supporterait pas la puissance dissipée (ici 1,33 Watt). Il existe un raccordement qui peut être utile
dans de nombreux cas, car il combine deux à deux en série et en parallèle
quatre résistances de même valeur ohmique et de même puissance (figure 15). La valeur ohmique équivalente de cette
combinaison est la même que celle d'une résistance
alors que la puissance s'en trouve quadruplée. Compléments : Une résistance
avec une tolérance donnée peut être remplacée par une autre de même
valeur ohmique tout en ayant une tolérance inférieure (exemple : 1 500 W
± 10%
par 1 500 W
± 5 %).
Le bruit d'une résistance est pris en compte
dans les montages amplificateur haute fidélité (HI-FI) et en général dans ceux où le signal à amplifier est de faible niveau. La tension maximale appliquée aux bornes d'une résistance
est à considérer dans les montages mettant en jeu des signaux impulsionnels d'une certaine amplitude et dans les ponts diviseurs haute-tension. Dans les circuits H.F. (haute fréquence), il
faut éviter l'emploi de résistances bobinées en raison de l'inductance
parasite élevée, en employant, de préférence, des résistances agglomérées ou à couche. La stabilité et le coefficient de température
ont un intérêt seulement pour les appareils de classe professionnelle comme par exemple les instruments de mesure de laboratoire, médicaux et militaires,
pour lesquels un fonctionnement fiable est requis. Les résistances variables sont constituées par
un élément résistif sur lequel se déplace un contact appelé curseur
qui est commandé par l'utilisateur ; ainsi, la valeur ohmique de l'élément varie suivant la position du curseur. Quand les extrémités de l'élément résistif
et le curseur sont raccordés à trois bornes externes distinctes, on a un potentiomètre
; si par contre le curseur est relié à l'un des contacts latéraux et ne
présente que deux bornes externes, on a un rhéostat
ou une résistance variable. 3. 1. - POTENTIOMÈTRES La technique de fabrication des potentiomètres
est très variable mais selon le type d'éléments résistifs, il est possible
de faire les distinctions suivantes : Potentiomètre à élément
résistif chimique ou potentiomètre au graphite.
Potentiomètre bobiné.
Sur la figure 16-a est illustrée la structure de
base d'un potentiomètre au graphite dans lequel l'élément résistif est
constitué d'une couche de graphite déposée sur une bande circulaire en bakélite. La figure 16-b représente un potentiomètre
bobiné dans lequel la résistance est constituée d'un fil résistif enroulé
sur un support approprié. Sur l'élément résistif glisse un contact
mobile (curseur) sur lequel est fixé mécaniquement un axe de commande isolé du curseur. En tournant cet axe, on fait varier la valeur
ohmique entre la borne reliée au curseur et chacune des bornes latérales fixées
aux extrémités de la résistance (figure 17-a). Une rotation en sens horaire de l'axe entraîne
une augmentation de la résistance (Ra) entre le curseur (C) et l'extrémité A,
tandis que la résistance Rb entre le curseur et l'extrémité
B diminue. Une rotation en sens inverse entraîne des effets contraires (Rb augmente,
Ra diminue). Ayant une structure et un aspect extérieur différents,
le potentiomètre illustré dans la figure 18, appelé "SLIDER" ou "potentiomètre
rectiligne", est caractérisé par une configuration droite de l'élément résistif.
Le curseur se déplace en translation, commandé par un levier externe ;
il est constitué par un ressort en forme de "U" qui glisse en contact électrique
sur l'élément résistif et sur une lamelle conductrice parallèle et isolée
de celui-ci. Cette lamelle est reliée à la borne centrale extérieure qui est en fait le curseur. Les potentiomètres sont caractérisés par leur
valeur ohmique, l'allure de la variation de cette résistivité, la tolérance
et la puissance pouvant être dissipée. La valeur ohmique
indique la résistivité totale (Ra + Rb) entre les bornes extrêmes (A et B
sur la figure 17-a). L'allure de la variation
ohmique est déterminée en fonction de la position du curseur et de
la valeur ohmique présente entre ce dernier et l'une des bornes de l'élément
résistif ; elle peut être linéaire, logarithmique ou pseudo-logarithmique (figure 19 et 20). La tolérance et la puissance dissipée ont la même
signification que pour les résistances fixes. Les valeurs nominales peuvent être exprimées en
W
(ohm),
en kW
(kilo-ohm) ou en MW
(mégohm). Certains fabricants indiquent toutes les valeurs en MW,
même les faibles valeurs, sans précéder la virgule de zéro. Exemple : .01
MW
signifie
0,01 MW
= 10 kW Souvent à la place de la virgule, les lettres
R,
K et M
sont utilisées et remplacent les coefficients multiplicateurs qui valent
respectivement 1, 1 000, 1 000 000 (voir chapitre sur l'identification des résistances fixes). La valeur nominale du potentiomètre est
clairement indiquée sur le capot en même temps qu'un code qui en désigne le
type de variation. Comme tous les fabricants ne suivent pas les mêmes
normes, les codes adoptés sont différents. Les potentiomètres linéaires peuvent être
marqués avec le sigle "A", "C1", "LIN" ou "L".
Les potentiomètres logarithmiques peuvent
avoir le sigle "B", "C", "C2", "LOG" ou "E", "BR".
Ils sont disponibles sous différentes valeurs
ohmiques normalisées. Pour ceux qui ont une progression linéaire, les
valeurs ohmiques sont comprises généralement de 100 W
à 10 MW alors que ceux qui ont une progression logarithmique ont des valeurs entre 2
000 W et 1 MW. Le tableau de la figure 21-a donne les valeurs
ohmiques normalisées des potentiomètres en les partageant en deux catégories :
sur la première ligne sont regroupées les valeurs d'usage plus courant.
Certains fabricants fournissent toutefois, pour d'importantes commandes des
valeurs de la série indiquées dans le tableau de la figure 21-b. Les potentiomètres "rotatifs"
à graphite peuvent être simples (figure 22-a) ou mécaniquement
couplés "doubles" (figure 22-b) ; ces deux types sont quelquefois munis d'un interrupteur unipolaire ou bipolaire. Les potentiomètres doubles peuvent avoir une
commande unique qui positionne les deux curseurs en même temps, ou des
commandes séparées agissant chacune sur le curseur des deux résistances. Sur la figure 22-c, un potentiomètre simple est équipé d'un interrupteur
bipolaire qui est actionné en tirant ou en poussant l'axe de commande. Le
potentiomètre double, illustré dans la figure 22-d est pourvu de deux
commandes séparées coaxiales pour le réglage indépendant des deux résistances
et d'un interrupteur unipolaire qui se ferme avant qu'une des commandes coaxiales n'arrive en fin de course (d'un seul côté). Les axes des potentiomètres simples ou doubles
à commande unique peuvent être de différentes longueurs ; il n'existe
pas de normes universelles adoptées : ils sont parfois en matière plastique, facilement adaptables à la longueur voulue, et parfois avec une tige
métallique différemment usinée pour la fixation du bouton de commande (figure 23-a). Sur la figure 23-b, on peut observer quelques
types d'axes coaxiaux pour potentiomètres doubles à commande séparée. Ces potentiomètres sont fixés mécaniquement
sur le châssis de l'appareil avec une rondelle éventail, un écrou et un contre-écrou (figure 24). Les circuits imprimés qui équipent aujourd'hui
tous les appareils électroniques, ont conduit les fabricants à réaliser différents
types de potentiomètres avec des bornes adaptées aux nouvelles exigences tout en conservant leurs caractéristiques. Sur la figure 25 sont donnés deux types de
potentiomètres dont l'un avec des bornes parallèles à l'axe de rotation et
l'autre avec des bornes perpendiculaires à ce même axe, placées ainsi pour être
soudées sur le circuit imprimé. Il existe de nombreux potentiomètres miniaturisés,
dont quelques exemplaires sont visibles dans la figure 26. Étant donné leurs
dimensions réduites, ces composants sont assez fragiles et dans la majeure partie des cas, ils sont utilisés comme des dispositifs ajustables. Ces potentiomètres ajustables appelés également
"trimmers" sont souvent démunis d'axe de commande et ont à la place une fente ou une vis centrale qui permet le réglage
avec un tournevis. Les trimmers
de précision disposent d'une vis de réglage micrométrique positionnant le curseur dans un rapport de 1 / 1 à 30
/ 1 (figure 27). Ils sont utilisés surtout pour des applications de type professionnel ; l'élément résistif est constitué soit par un fil
enroulé sur un support isolant, soit par une couche de graphite. Les potentiomètres ajustables au graphite
peuvent dissiper une puissance comprise entre 0,1 W et 1 W environ ; ceux qui ont une
puissance supérieure sont réalisés avec du fil métallique résistif. Le choix dans le domaine des potentiomètres avec
élément résistif à couche de graphite est très vaste ainsi que dans celui
des potentiomètres bobinés où l'élément résistif est constitué d'un fil
enroulé sur un support déterminé sur lequel se déplace un curseur. Selon la section, la quantité de fil et le type
d'enroulement, on obtient des potentiomètres avec des caractéristiques différentes. Avec des potentiomètres à couche de graphite,
on ne peut pas réaliser de très faibles valeurs ohmiques comme avec les
potentiomètres bobinés dont la plage résistive s'étend de l'ohm à 200
kW
(rarement au-delà). La dissipation de puissance n'excède pas 2
W pour les potentiomètres à couche de graphite alors qu'elle atteint couramment entre 2 W et 5
W pour les potentiomètres bobinés. Pour des usages spéciaux, on trouve des
potentiomètres bobinés, appelés cette fois rhéostats, qui dissipent de 50
à 100 Watts. Comme ceux en graphite, les potentiomètres bobinés
peuvent être simples ou doubles, à commande unique ou séparée, avec ou sans
interrupteur ; leur aspect extérieur ressemble à celui des potentiomètres
au graphite mis à part leurs dimensions qui sont proportionnelles à la
puissance pouvant être dissipée. La figure 28 illustre quelques exemplaires
d'encombrement moyen et couramment utilisés dans l'industrie électronique ;
l'élément résistif et les organes mécaniques sont contenus dans un boîtier
de résine phénolique avec un fond métallique de fermeture. Nous venons de voir les résistances fixes et
variables qui sont les composants les plus utilisés et les plus simples à examiner en électronique. Dans la prochaine leçon, nous regarderons
attentivement un autre composant aussi utile que la résistance et souvent
associé avec cette dernière dans les montages électroniques : le
condensateur.
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2. 4. - NOTES
PRATIQUES SUR LES RÉSISTANCES
3. - RÉSISTANCES
VARIABLES
3. 2. - DONNÉES
CARACTÉRISTIQUES DES POTENTIOMÈTRES
3. 2. 1. - POTENTIOMÈTRES
AU GRAPHITE
3. 2. 2.
- POTENTIOMÈTRES BOBINÉS
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