Резисторы: цветовая маркировка и подбор номинала

Подтяжку для кнопки я собирал на автомате: коричневый, чёрный, ещё что-то тёмное — вроде оранжевый. Через полминуты от макетки шёл запах горелого лака, а бочонок был такой, что его хотелось пинцетом брать. Диагноз — один взгляд после остывания: третья полоса была чёрной, не оранжевой. Десять ом вместо десяти килоом: через подтяжку шёл ток 5 В / 10 Ом = 0,5 А, и на бочонке рассеивалось 2,5 Вт — в десять раз выше паспортных 0,25 Вт. Кнопка при этом не работала вовсе: пин был намертво привязан к питанию.

Кольца я к тому моменту уже умел читать по первому уроку про резисторы, а вот выбор детали под конкретную цепь за чтением полос не следует, и плата одинаковая: запах горелого лака. Второй заход был мягче: ночная подсветка на 100 Ом вместо 220 «для яркости», и через месяц два бочонка потемнели — формально живы, номиналу уже не соответствуют.

Здесь доводим подбор до автоматизма. Перечитываем полосы на скорость — и ловим главный источник ошибок, третью полосу. Считаем мощность бочонка и узнаём, почему он чернеет. Добираем нестандартный номинал двумя деталями. И берём помощников: скетч, который печатает цветовые полосы по номиналу, — для подписывания ячеек коробочки, и калькулятор в симуляторе, подбирающий номинал ряда E12 под ток.

Быстрое чтение держится на одной мысли: первые две полосы — цифры, третья — сколько нулей дописать. Мой рабочий порядок: золотую полосу — вправо, взгляд на третью полосу — и только потом первые две. Оранжевая третья — держишь килоомы, красная — сотни ом, коричневая — десятки, чёрная — голые омы. Мой обугленный бочонок читался за секунду: коричневый-чёрный-чёрный — один, ноль, нулей ноль — десять ом. Разница с к-ч-оранжевым — одна полоса, а на плате — в тысячу раз и запах горелого лака.

Пятиполосные точные резисторы читаются иначе: там три цифры и множитель, а коричневая пятая — допуск ±1%. Пример из набора: жёлтый-фиолетовый-чёрный-чёрный-коричневый — это 4, 7, 0 и множитель единица — 470 Ом точный. Ловушка: первые три полосы у такого резистора совпадают с четырёхполосным 47-омным, поэтому порядок тот же — сначала ищем допусковую полосу справа, потом считаем цифры.

И последнее в этой главе: полосам на гретом бочонке верить нельзя — лак темнеет, и коричневый при плохом свете неотличим от красного. Спор решает мультиметр за две секунды, а без него правило простое: перегретый резистор не читают, его выбрасывают. Он стоит рубль, а один такой бочонок в рассортированной коробке отравит ячейку: будете доставать «220 ом», а собирать схему на пятисот.

Резистор, кроме сопротивления, имеет вторую паспортную цифру — рассеиваемую мощность; у бочонков из наборов это 0,25 Вт. Считается она из тех же величин: P = U × I, после подстановки закона — P = I² × R или P = U² / R — одна формула в трёх записях под то, что вам известно. Для подсветки с 220 Ом: на резисторе падает 3 В, ток 13,6 мА, мощность 41 мВт — шесть процентов паспортных, бочонок живёт вечно и даже не греется заметно.

Теперь худший случай, и он не выдуманный: светодиод умер в обрыв, а вы не заметили — вся разность напряжений остаётся на резисторе. 5 В на 220 Ом — это 0,023 А и 113 мВт: терпимо, тёплый. Но мой десятиомный при 5 В брал 0,5 А и 2,5 Вт — десятикратное превышение, и лак почернел за полминуты. Пограничная зона, где бочонок ещё жив, но недолго: от половины номинала, 125 мВт и выше, — корпус горячий, палец не терпит дольше пары секунд.

Моё правило запаса: держать расчётное рассеивание вчетверо ниже паспортного, до 60 мВт на бочонке 0,25 Вт. Для учебных схем правило выполняется само, а в цепи мотора или реле мощность считают первым делом. Проверка на живой плате честная: поработала схема минуту — троньте бочонок. Тёплый — расчёт сошёлся; горячий — пересчитайте, пока не потемнел.

Расчёт иногда даёт значение, которого в коробке нет: 250 Ом, 750 Ом, 90 Ом. Составной номинал набирается двумя деталями. Последовательное соединение складывается: R = R1 + R2 — 150 + 150 = 300 Ом, 220 + 330 = 550 Ом; ток через обе детали один, и мощность делится между ними поровну, если номиналы равны. Параллельное соединение двух резисторов — произведение на сумму: R = R1 × R2 / (R1 + R2); два одинаковых дают половину номинала: 220 на 220 — 110 Ом.

Параллельная связка ещё и удваивает мощность: каждый бочонок несёт половину общего тока, так что «0,5 Вт на 100 Ом» собирается двумя сотнями ом параллельно. Мнение с границей: в макетке я так добираю номинал только для проверки идеи — допуск ±5% у связки суммируется с ошибкой подбора, и проще взять ближайший ряд E12: разница между расчётными 200 Ом и поставленными 220 — это 13,6 мА вместо 15, светодиод её не замечает. Составные резисторы нужны там, где точность важнее удобства: в шунтах и измерительных делителях, и там я ставлю точные пятиполосные.

Чтение выводов обоих помощников прямое. Справочник: r=220 cifry=22 nulej=1 — красный-красный-коричневый, наш светодиодный; r=10000 cifry=10 nulej=3 — коричневый-чёрный-оранжевый, подтяжка; r=470000 cifry=47 nulej=4 — жёлтый-фиолетовый-жёлтый, 470 кОм. Залейте его один раз и держите монитор порта открытым, пока подписываете ячейки коробочки: перепутать омы с килоомами становится негде. Пробник макетки с его 220 Ом я собрал за минуту именно потому, что ячейка была подписана; перенос цепи с бумаги на плату из урока про чтение схем идёт по тем же подписанным номиналам.

Калькулятор отвечает на оба вопроса сразу: какой бочонок взять и переживёт ли он. При 10 мА расчёт даёт 300 Ом — ряд отвечает 330, рассеивание 30 мВт; при 30 мА расчёт 100 Ом, ряд отвечает теми же 100, мощность 90 мВт — тёплый, но легальный. Правило «больше расчёта, но не меньше» держит ток с запасом, а колонка p= сверяет строку с лимитом 60 мВт из моего правила запаса. Сами токи и пределы пинов — это закон Ома; его полный набор — тема следующего урока про ток схемы.

Если хотите увидеть разницу на живой схеме — соберите мигалку дважды: с 330 Ом и с 1 кОм. Яркость упадёт заметно, а температура бочонков не изменится ни на градус: обе цепи далеки от лимитов. Плавно рулить яркостью лучше через ШИМ — там резистор один, а ток диммирует скетч.