Ho combattuto con me stesso prima di concludere che una lezione interamente teorica fosse necessaria. Se conosci la differenza tra tensione, corrente e resistenza e la legge di Ohm puoi tralasciare questa lezione. In caso contrario sappi che se deciderai per esempio di costruire un semplice robot dovrai per quasi ogni concetto andare a cercare il relativo schema elettrico.
Vediamo i concetti di tensione, corrente e resistenza.
La Tensione è la differenza di potenziale tra due punti.
La Corrente è il flusso di carica che scorre.
La Resistenza è la tendenza di un materiale di resistere al flusso di carica (corrente).
Applichiamo i concetti al nostro Arduino. L’elettricità è il movimento degli elettroni. La tensione abbiamo detto che è la differenza di potenziale tra due punti. Nello schema che potete vedere nel video, i due punti sono il pin numero 13, che fornisce 5V ed il ground, da 0V.
5 – 0 = 5, quindi la tensione è pari a 5V. La tensione si misura appunto in Volt.
La corrente è il flusso di carica che scorre dal pin 13 al ground. Immaginiamo che siano tanti elettroni che si spostano dal pin 13 al ground. Questo flusso, il movimento degli elettroni, è la corrente. Viene misurata in Ampere (di solito solo indicato come “Amp”). Troverete spesso la scritta mA, significa milliampere. Equivale a 1/1000 = 0,001 Ampere.
Possiamo vedere la resistenza come un ostacolo, che va a ridurre il flusso di corrente che lo attraversa. L’unità di misura della resistenza si chiama ohm, il simbolo è la lettera greca “Ω”, omega, e si pronuncia “ohm”. Torniamo al nostro schema elettrico. Ci occorre conoscere la tensione di alimentazione ed il consumo di corrente del LED che dobbiamo far illuminare. Possiamo ricavare questi dati dalla scheda tecnica del nostro led. Se non ne disponiamo li possiamo ricavare da questo sito internet.
Troviamo indicata la tensione tipica e la corrente tipica di ogni led, in base al suo colore. Vediamo che un led rosso ha una tensione di 1,8V. Se lo collegassimo al pin 13, che eroga 5V, lo bruceremmo. Ci occorre quindi una resistenza, che va appunto a ridurre il flusso di corrente che corre nel circuito. Per calcolarla dobbiamo utilizzare la legge di Ohm:
Al numeratore mettiamo la differenza tra i 5V erogati dal pin e la tensione del led di 1,8V = 3,2V. Al denominatore inseriamo il minore dei due valori di corrente tipica del nostro led. 10 mA abbiamo detto che sono 10 milliampere, quindi 10/1000 = 0,01 Ampere.
3,2/0,01 = 320 Ω
Per fare questo calcolo possiamo anche ricorrere al calcolatore presente nella pagina web. Attenzione a valorizzare la cifra nel campo Tensione LED separando la parte decimale con un punto, non una virgola.
Se occorre illuminare più led contemporaneamente, è sufficiente porli in serie e sommare le tensioni che necessitano. Per evitare scompensi nel passaggio di corrente, i led devono essere uguali tra loro, o comunque con caratteristiche più simili possibile!
Esempio, per collegare 2 led rossi in serie, la tensione LED da inserire sarà 1,8 x 2 = 3,6V.
A livello pratico la resistenza è data dai resistori, inclusi nel nostro kit. Il valore dei resistori non sarà mai precisamente identico al valore richiesto. Occorre quindi utilizzare il valore commerciale più vicino a quello calcolato.
E’ consigliabile utilizzare il primo valore disponibile più alto; si otterrà in questo caso una intensità luminosa leggermente inferiore, ma si prolungherà la vita del LED!
Nel caso del led rosso dobbiamo utilizzare un resistore, di 220/330 Ω. Il valore è scritto sull’etichetta.
Immaginiamo però, di progetto in progetto, di averli tolti tutti dall’etichetta. Come li distinguamo?
Sulle resistenze sono stampati degli anelli colorati. Ogni anello corrisponde ad un colore, che corrisponde a quanto indicato nella tabella contenuta nella confezione. Per una corretta lettura del codice è necessario posizionare il resistore con l’anello argentato o dorato sulla destra e procedere con la lettura dei colori da sinistra verso destra.
I primi tre anelli corrispondono a numeri che vanno considerati uno di seguito all’altro, il quarto anello indica il numero degli zeri da aggiungere.
Facciamo una prova. Tengo l’anello dorato sulla destra. Da sinistra leggo: rosso, rosso, nero e nero.
Rosso sul primo anello = 2, rosso sul secondo = 2, nero sul terzo = 0
Abbiamo quindi 220.
Nero sul quarto anello significa che non dobbiamo aggiungere nessuno zero.
Fosse stato per esempio rosso avremmo dovuto aggiungere due zeri, tre se fosse stato arancione e così via.
Possiamo in alternativa mantenere almeno una resistenza attaccata all’etichetta, così possiamo fare il confronto, senza dover calcolare ogni volta il valore.
In alternativa in internet troviamo degli strumenti di calcolo, questo è un esempio.
Nella lezione precedente abbiamo messo la resistenza dal lato del led che va a finire al ground. Ma possiamo in alternativa metterla al lato opposto? La risposta è sì!
Bene, spero di essere riuscito ad insegnarvi qualcosa di nuovo, vi aspetto per la prossima lezione!