المقاومات

[ابو اسماء للصيانه]

\

تعتبر المقاومات أكثر المكونات شيوعاً في عالم الإلكترونيات، فهي قطعة هامة للغاية لا تخلو منها غالباً أي دائرة كهربية، وهي جزء أساسي في معادلتنا المفضلة، قانون أوم (Ohm’s Law).

في هذا الدرس سوف نتعرف على:
• ما هي المقاومة؟
• وحدات المقاومة
• رموز المقاومات في الدوائر الكهربية
• توصيل المقاومات على التوالي (series) وعلى التوازي (parallel)
• الأنواع المختلفة من المقاومات
• تفسير الألوان الموجودة على المقاومات
• تفسير رموز المقاومات السطحية (surface mount resistors)
• أمثلة على تطبيقات المقاومات

هام للقراءة…
بعض المفاهيم في هذا الدرس مبنية على معرفة مسبقة بالإلكترونيات؛ لذا قبل الخوض في هذا الدرس من المهم قراءة التالي أولاً (أو على الأقل تصفح):
• ما هي الكهرباء؟
• الجهد، التيار، المقاومة، وقانون أوم
• ما هي الدائرة الكهربية؟
• توصيل الدوائر الكهربية على التوالي وعلى التوازي
• كيفية استخدام جهاز القياس المتعدد (Multimeter) وخاصة الجزء الخاص بقياس المقاومات (قريباً)
• البادئات المترية (Metric prefixes) (قريباً)

أساسيات المقاومات
المقاومات هي عبارة عن مكونات إلكترونية لها مقاومة كهربية (electric resistance) محددة ثابتة لا تتغير. تقوم المقاومات بتقييد مرور الإلكترونات (التيار) خلال الدوائر الكهربية (circuits).
فهي مكونات غير فعالة (passive)، بمعنى أنها تستهلك طاقة فقط (ولا يمكنها توليدها).
غالباً يتم إضافة المقاومات للدوائر الكهربية بجانب المكونات الفعالة (active) مثل المضخم العملياتي (op-amps)، أو المتحكم الدقيق (microcontroller) وغيرها من الدوائر المتكاملة الأخرى (integrated circuits). أكثر استخدامات المقاومات شيوعاً هي تقييد التيار وتقسيم الجهد.

وحدات المقاومات (resistors units)
تقاس المقاومة الكهربية للمقاومات بالأوم (ohm)، ويرمز للأوم بالرمز اليوناني أوميجا (omega Ω). يُعرف الأوم بأنه المقاومة الكهربية بين نقطتين إذا تم تطبيق فرق جهد يساوي 1 فولت بينهما ينتج عنه مرور تيار كهربية شدته 1 أمبير.
مثل باقي وحدات نظام القياس العالمي (SI units) يتم الرمز للقيم الأكبر والأصغر من المقاومة باستخدام البادئات، مثل كيلو أو ميجا أو جيجا للدلالة على القيم الكبيرة أو ميلي وميكرو للدلالة على القيم الصغيرة.
من الشائع أن ترى مقاومات قيمتها بالكيلو أوم (KΩ) أو بالميجا أوم (MΩ)، بينما يقل وجود المقاومات في مدى ميلي أوم (mΩ). على سبيل المثال المقاوم ذو 4700 أوم يمكن كتابته 4.7 كيلو أوم، والمقاوم ذو 5600000Ω يمكن كتابته 5600 كيلو أوم أو 5.6 ميجا أوم.

الرموز التخطيطية
جميع المقاومات لها طرفين (terminals)، يتصل كل منهما بأحد نهايتي المقاوم. عندما يتم تمثيل المقاومات في الرسوم التخطيطية يتم الرمز لها بأحد الشكلين التاليين:

رمزان شائعان لتمثيل المقاومات. على اليسار (R1) طبقاً للنظام الأمريكي، وعلى اليمين (R2) طبقاً للنظام العالمي.

طرفا المقاوم هما الخطان الممتدان من نهايتي الخط المتعرج (أو المستطيل)، وهما ما يتم من خلاله توصيل المقاوم بباقي أجزاء الدائرة الكهربية.
غالباً ما يرافق رموز المقاومات في الدوائر الكهربية قيمة المقاوم واسمه. فقيمة المقاوم مُعبراً عنها بالأوم تعتبر أمراً هاماً للغاية لتقييم وبناء الدائرة الكهربية.
غالباً يسمى المقاوم بالرمز (R) متبوعاً برقم دلالي، وكل مقاوم في الدائرة لا بد أن يكون له اسم ورقم فريدان. على سبيل المثال في هذا الرسم التخطيطي نرى بعض المقاومات في دائرة مؤقت 555 (أحد الدوائر المتكاملة):

في هذا الدائرة الكهربية تلعب المقاومات دوراً هاماً في تحديد التردد الخاص بمخرجات المؤقت، وهناك مقاوم أخر (R3) وظيفته تحديد التيار المار خلال الوصلة الثنائية الباعثة للضوء (LED).

أنواع المقاوِمات
للمقاومات أشكال وأحجام عديدة ومتنوعة؛ فمن الممكن أن تكون سطحية (surface mount)، أو يتم تثبيتها عبر ثقوب (through hole). من الممكن أن تكون مقاومات قياسية، مقاومات ثابتة، مجموعة من المقاومات، أو مقاوم متغير خاص.

التوصيل والتثبيت
تأتي المقاومات في نوعين (من ناحية التثبيت)، فهي إما سطحية أو مثبتة عبر ثقوب. هذه الأنواع غالباً ما يتم اختصارها لتصبح PTH (plated through-hole) أو SMD (Surface-mount device).
تتميز المقاومات المثبتة عبر الثقوب بأن لها سلكان مرنان يمكن تثبيتهما في لوح التجارب (breadboard)، أو يتم لحامهما يدوياً في الألواح الأولية (prototyping board)، أو ألواح الدوائر المطبوعة (printed circuit board PCB). هذه المقاومات عادة ما تكون أكثر نفعاً مع ألواح التجارب وعمل النماذج الأولية، أو في أي حالة أخرى لا تريد فيها تثبيت مقاومات بالغة الصغر (بطول 0.6 ملليمتر) من نوع المقاومات السطحية. غالباً ما تحتاج تلك المقاومات لتشذيب سلكيها ثم يتم تثبيتها وتشغل مساحة كبيرة بالمقارنة بنظائرها من المقاومات السطحية.
أكثر أنواع المقاومات المثبتة عبر الثقوب شيوعاً تأتي في حزم محورية (axial package)، يتناسب حجم تلك الحزم مع معدل القدرة الخاص بها. فمثلاً المقاوم ذو معدل قدرة 1/2 وات يبلغ طوله حوالي 9.2 مليمتر، بينما المقاوم ذو معدل قدرة 1/4 وات يبلغ طوله حوالي 6.3 مليمتر.

في الأعلى: مقاوم ذو معدل قدرة 1/2 وات، في الأسفل: مقاوم ذو معدل قدرة 1/4 وات

تأتي المقاومات السطحية على شكل مستطيلات سوداء محاطة من كلا طرفيها بحواف موصلة فضية أصغر وأكثر لمعاناً. هذه المقاومات يتم تثبيتها على سطح لوحات الدوائر المطبوعة عن طريق لحامها في أماكن مخصصة. وبسبب ضآلة حجم تلك المقاومات يتم وضعها في مكانها بواسطة ذراع آلية (robot) ثم يتم وضعها في فرن حيث يذوب اللحام ويتم تثبيتها في مكانها.

مقاومة 0603 قيمته 330 أوم موضوع بجوار أنف جورج واشنطن على سطح عملة ربع دولار.

تأتي المقاومات السطحية بأحجام قياسية؛ عادة تكون إما من النوع 0805 (طول .8 مليمتر وعرض .5 مليمتر) أو0603 أو 0402. وهي مناسبة للغاية للإنتاج الضخم لألواح الدوائر الكهربية أو في التصميمات التي تكون المساحة فيها عاملاً هاماً أو في حالة عدم وجود مساحة كافية، وهي تتطلب يد دقيقة وثابتة ليتم تثبيتها يدوياً.

تكوين المقاوِمات
يمكن صناعة المقاومات من العديد من المواد، وأكثر المقاومات الحديثة شيوعاً يتم تصنيعها إما من الكاربون (carbon) أو المعدن أو من طبقة من أكسيد معدني (metal-oxide film). في هذه المقاومات يتم لف طبقة رقيقة من مادة موصلة (ولكن مقاومتها عالية) بشكل حلزوني حول مادة عازلة ويتم تغطيتها بنفس المادة كذلك. معظم المقاومات العيارية المثبتة عبر الثقوب تتكون من طبقة من الكاربون أو من طبقة من المعدن.

نظرة بداخل عدد من المقاومات المتكونة من طبقة من الكربون. قيمة المقاومة من أعلى لأسفل هي 27 أوم، 330 أوم و3.3 ميجا أوم. بداخل كل مقاوم يتم لف طبقة من الكربون حول مادة عازلة، وكلما زاد عدد اللفات زادت قيمة المقاومة.

توجد أنواع أخرى من المقاومات المثبتة عبر الحفر يتم صناعتها من سلك ملفوف أو من رقاقات معدنية رفيعة للغاية. هذه المقاومات تكون غالباً أغلى في السعر وهي مُكونات راقية ومتطورة يتم استخدامها خصيصاً لموصفاتها الفريدة مثل معدل القدرة المرتفع، ومدى درجة الحرارة التي تتحملها.
يتم تصنيع المقاومات السطحية إما من طبقات سميكة أو رفيعة، الطبقات السميكة عادة ما تكون أرخص ولكنها أقل دقة من المقاومات الرفيعة. وفي كلا النوعين يتم وضع طبقة صغيرة من سبيكة معدنية من مادة مقاوِمة بين قاعدة خزفية وغلاف زجاجي، ثم يتم توصيلها بأطراف موصلة.

أنواع خاصة من المقاومات
توجد أنواع مختلفة من المقاومات المصممة لأغراض خاصة ومعينة، فمن الممكن أن تأتي المقاومات في حزم متصلة مسبقاً (خمس مقاومات معاً مثلاً) ويطلق عليها “مصفوفات المقاومات (resistor arrays)”. المقاومات المستخدمة في هذه المواصفات إما يكون لها طرف مشترك للتوصيل أو يتم استخدامها كمقسمات جهد (voltage dividers).

مصفوفة مكونة من خمس مقاومات بقيمة 330 أوم، جميعها متصلة معاً من طرفها

يمكن أيضاً أن لا تكون المقاومات ثابتة (static resistance)، بل من الممكن أن تكون متغيرة وهي ما يطلق عليها ريوستات (rheostat) وهي المقاومات التي يمكن ضبط قيمتها في مدى معين من القيم، وهناك أيضاً مقياس الجهد الانزلاقي (بوتنشوميتر potentiometer ) الذي يشبه الريوستات. يقوم البوتنشوميتر بالتوصيل بين مقاومتين على التوالي، ثم يتم ضبط أداة في المنتصف بين المقاومتين وبذلك يتكون مقسم جهد قابل للضبط. هذه المقاومات المتغيرة عادة ما تستخدم لضبط المدخلات (inputs) مثلا زر ضبط الصوت والتي يتم ضبطها حسب الحاجة.

مجموعة من البوتنشوميتر بأشكال ووظائف واستخدامات متعددة

تفسير رموز وعلامات المقاومات
بالرغم من أن قيمتها لا يتم كتابتها بشكل صريح، إلا أن معظم المقاومات يتم تمييزها لمعرفة قيمة المقاومة الكهربية لها بمجرد النظر إليها. المقاومات المثبتة عبر الثقوب (PTH) يتم تمييزها باستخدام نظام ترميز لوني (color-coding system)، أما المقاومات السطحية (SMD) فلها نظام ترميز خاص بها.

تفسير حلقات الألوان (color bands)
عادة ما يتم استخدام حلقات الألوان مع المقاومات المثبتة عبر الثقوب لمعرفة قيمتها، معظم هذه المقاومات يكون لديها أربع حلقات من الألوان حولها.

أول حلقتين تدل على قيمة أول خانتين من قيمة للمقاومة، والحلقة الثالثة تعطي لنا قيمة المضروب العشري للمقاومة (أي يتم ضرب قيمة أول خانتين بعشرة مرفوعة لقوة بقيمة الحلقة الثالثة).
أما الحلقة الأخيرة فهي تدل على سماحية المقاومة (tolerance)، وهي مقدار الزيادة أو النقص لقيمة المقاومة الفعلية (actual value) مقارنة بقيمتها المفترضة (nominal value). فليس هناك مقاومة مصنوعة بشكل مثالي، وعمليات التصنيع المختلفة ينتج عنها زيادة أو نقص في قيمة المقاومة. فمثلاً، مقاومة بقيمة 1 كيلو أوم ولها سماحية بقيمة 5% تكون قيمتها الفعلية تتراوح بين 0.95 كيلو أوم و1.05 كيلو أوم.
كيف يتم التمييز بين الحلقات (أيها الأولى وأيها الأخيرة)؟ يتم وضع الحلقة الأخيرة الخاصة بالسماحية بعيداً عن باقي الحلقات بشكل مميز، وكذلك عادة ما يكون لونها فضي أو ذهبي.

الجدول التالي يوضح القيمة التي يشير إليها كل لون بالنسبة لحلقات القيمة والمضروب العشري والسماحية:

السماحية قيمة المضروب العشري المضروب العشري القيمة اللون
1 100 0 أسود
10 101 1 بني
100 102 2 أحمر
1,000 103 3 برتقالي
10000 104 4 أصفر
100,000 105 5 أخضر
1,000,000 106 6 أزرق
10,000,000 107 7 بنفسجي
100,000,000 108 8 رمادي
1,000,000,000 109 9 أبيض
±5% ذهبي
±10% فضي

المثال التالي لمقاوم بقيمة 4.7 كيلو أوم وله أربع حلقات ملونة:

عند تفسير حلقات ألوان المقاوم يجب الاستعانة بجدول مثل الجدول السابق، الحلقتان الأولى والثانية تشير إلى قيمة أول خانتين من المقاومة ويتم تحديدها من عمود القيم في الجدول، وفي هذا المقاوم (قيمته 4.7 كيلو أوم) نجد اللونين الأصفر (4) والبنفسجي (7)، وبذلك تصبح القيمة (47)، ننتقل بعدها للحلقة الثالثة والتي تدل على المضروب العشري وهي حمراء (2) وهذا يعني أن القيمة التي يدل عليها أول حلقتان مضروبة بعشرة مرفوعة لقوة 2 (102) أو 100، بضرب 47*100 ينتج 4700 وهي قيمة المقاومة.
إذا أردت حفظ الشفرة اللونية للمقاومات فهناك بعض العبارات المفيدة التي يمكن استخدامها بحيث يدل أول حرف كل كلمة على لون وهي عبارات سهلة الاستذكار. مثلاً في الانجليزية توجد العبارة الآتية:

“Big brown rabbits often yield great big vocal groans when gingerly snapped.”
تفسير رموز المقاومات السطحية
المقاومات السطحية (مثل الحزم التي سبق ذكرها: 0603 أو 0805) لها نظام خاص لعرض قيمتها. هناك بعض الطرق الشائعة لتدوين قيمة المقاومات عليها والتي ستقابلك على سطح تلك المقاومات، عادة ما يكون هناك ثلاثة أو أربعة رموز (حروف أو أرقام) مطبوعة على سطح المقاوم.
إذا كانت كل الرموز التي تراها أرقام، فعندها يكون النظام المستخدم هو النظام (E24). هذه النظام يشبه إلى حد ما نظام حلقات الألوان المستخدم في المقاومات المثبتة عبر الثقوب. أول رقمين من جهة اليسار يشيران إلى أول خانتين من قيمة المقاومة بينما يشير الرقم الأخير إلى قيمة المضروب العشري.

في الصورة السابقة نجد القيم المكتوبة على المقاومات كالتالي: 104، 105، 205، 751، و754. 104 تشير إلى مقاوم بقيمة 100 كيلو أوم (10×104)، 105 تشير إلى 1 ميجا أوم (10×105)، 205 تمثل 2 ميجا أوم (20×106)، 751 تمثل 750 أوم (75×101)، و754 تشير إلى 750 كيلو أوم (75×104).

هناك نظام آخر للترميز يطلق عليه (E96)، وهو الأكثر تعقيداً بين تلك الأنظمة. في هذا النظام يتم استخدام ثلاثة رموز – رقمين في البداية من اليسار يتبعهما حرف. يدل الرقمان على أول ثلاث خانات من قيمة المقاومة، فلكل رقمين قيمة مناظرة للمقاومة مكونة من ثلاثة أرقام،

[عبدالله المنشاوي]

الله ينور يا غالى
وبارك الله فيك

[عبادة عبادة]

حياكم الله تسلم

[Mahmoud sami elwazer]

جزاكم الله خيرا

[Farmer]

كيف نحسب قيمة المقاومة اذا كان هناك لون خامس بعد اللون الفضي وبينهما مسافة شكرا لكamalqtsat7

[Farmer]

كيف نعرف قدرة المقاومة ؟؟؟؟؟؟

[اشرف الشرقاوي]

بارك الله فيك

[ashraf6161]

موضوع مهم جزاك الله خيرا

[mohamed_ebrahem]

كل الشكر والتقدير لك أيها السيد المتميز الرائع وجزاك الله كل خيرعلى المساهمة وحسن المتابعة دمت لامعا متألقا ولك التحية والاحترام