المقاومات: ألوان المقاومة وأكواد SMD وكيف تختار المقاومة المناسبة

قائمة المحتويات

1. مقدمة.
2. ما هي المقاومة؟.
3. أنواع المقاومات.
4. كيف تقرأ ألوان المقاومة.
5. كيف تقرأ أكواد مقاومات SMD.
6. القيم القياسية والسماحية.
7. قدرة المقاومة (الواط).
8. اختيار المقاومة المناسبة لـ LED.
9. مقاومات الرفع والخفض (Pull-up وPull-down).
10. مقسم الجهد.
11. المقاومات على التوالي وعلى التوازي.
12. كيف تقيس المقاومة بالملتيميتر.
13. أخطاء شائعة يجب تجنبها.
14. القيم الأساسية التي تحتفظ بها في عدّتك.
15. الأسئلة الشائعة.
16. الخلاصة.

زمن القراءة 15 دقيقة.

1. مقدمة

تحتوي معظم الدوائر الإلكترونية على مقاومات. فهي تحدّ من التيار، وتضبط الجهد، وتحمي مصابيح LED ومداخل المتحكمات الدقيقة، وتثبّت المدخل الرقمي على مستوى معروف. المقاومة رخيصة الثمن، لكن اختيار قيمة أو قدرة غير مناسبة من أكثر أسباب فشل دوائر المبتدئين أو سخونة المكونات.

يشرح هذا الدليل وظيفة المقاومة، وكيف تقرأ ألوان المقاومات ذات الأطراف (Through-hole)، وكيف تقرأ الأرقام المطبوعة على مقاومات SMD، وكيف تختار القيمة والقدرة، وكيف تستخدم المقاومة في أول ثلاث مهام ستقابلها: حماية LED، وتثبيت مدخل زر، وتقسيم الجهد. في كل قسم أمثلة محسوبة يمكنك التحقق منها بالملتيميتر.

2. ما هي المقاومة؟

المقاومة مكوّن يعارض مرور التيار الكهربائي. وتُقاس قيمتها بالأوم (Ω). للقيم الأكبر نستخدم كيلو أوم kΩ (1,000 أوم) وميجا أوم MΩ (1,000,000 أوم). المقاومة ليس لها قطبية، لذلك تعمل بالطريقة نفسها في أي اتجاه.

تكفي ثلاث علاقات لمعظم الحسابات (قانون أوم وقانون القدرة):

• V = I × R: الجهد على المقاومة يساوي التيار المار فيها مضروبًا في قيمتها. وبإعادة الترتيب: I = V ÷ R وR = V ÷ I.
• P = V × I = I² × R = V² ÷ R: القدرة التي تتحول في المقاومة إلى حرارة، بالواط.

مثال: جهد 5 فولت على مقاومة 1 kΩ يعطي تيارًا I = 5 ÷ 1000 = 5 ملي أمبير، وقدرة P = 5 × 0.005 = 0.025 واط. وهذا أقل بكثير من 0.25 واط، وهي قدرة المقاومة ذات الأطراف الشائعة، فتبقى باردة.

3. أنواع المقاومات

تأتي المقاومات في أشكال مادية مختلفة. اختر ما يناسب طريقة بناء دائرتك:

الكربون مقابل الفيلم المعدني

المقاومات الكربونية هي الخيار الاقتصادي الشائع، وسماحيتها عادة ±5% وتستخدم أربعة شرائط ملونة. أما مقاومات الفيلم المعدني فسماحيتها عادة ±1% أو أفضل، وضوضاؤها أقل، وتتغير قيمتها أقل مع الحرارة، وتستخدم عادة خمسة شرائط. مع LED ومقاومات السحب تكفي ±5%. أما مقسمات الجهد التي تغذي محول ADC أو المرشحات أو دوائر القياس فاستخدم ±1%.

ولقياس التيار توجد مقاومات خاصة بقيمة صغيرة جدًا. راجع دليلنا عن مقاومات استشعار التيار.

4. كيف تقرأ ألوان المقاومة

المقاومات ذات الأطراف أصغر من أن تُطبع عليها أرقام، لذلك تُستخدم شرائط ملونة. المقاومة ذات الأربعة شرائط فيها رقمان ومضاعِف وسماحية. والمقاومة ذات الخمسة شرائط فيها ثلاثة أرقام ومضاعِف وسماحية. يوضح المعيار IEC 60062 هذه الألوان، ويمكنك مراجعة هذا المرجع عن ترميز المقاومات بالألوان.

القراءة في ثلاث خطوات

1. أدِر المقاومة بحيث يكون شريط السماحية على اليمين. وهو عادة ذهبي أو فضي ويكون مفصولًا قليلًا عن باقي الشرائط.
2. اكتب أرقام أول شريطين (في ذات الأربعة شرائط) أو أول ثلاثة شرائط (في ذات الخمسة).
3. اضرب في شريط المضاعِف، ثم دوّن السماحية.

القيم الشائعة بنظرة سريعة

بعض المقاومات فيها شريط سادس لمعامل الحرارة. يمكنك تجاهله في أعمال الهواة. ومن السهل الخلط بين البني والأحمر والبرتقالي في المقاومات القديمة أو الباهتة. إذا لم تكن متأكدًا فقس المقاومة بالملتيميتر بدل التخمين (راجع القسم 12).

5. كيف تقرأ أكواد مقاومات SMD

مقاومات SMD (التركيب السطحي) شرائح مستطيلة صغيرة. بدل الألوان يُطبع عليها كود رقمي. ويُسمّى الحجم بكود من أربعة أرقام. هذه الأحجام الشائعة:

تأكد دائمًا من القدرة الدقيقة في صفحة المنتج أو ورقة البيانات، لأنها تختلف باختلاف الشركة المصنعة.

طريقة فك الكود المطبوع:

• ثلاثة أرقام: أول رقمين هما القيمة والثالث هو المضاعِف (عدد الأصفار). 103 = 10 يتبعه ثلاثة أصفار = 10,000 Ω = 10 kΩ.
• أربعة أرقام (شائعة في مقاومات 1%): أول ثلاثة أرقام هي القيمة والرابع هو المضاعِف. 1002 = 100 يتبعه صفران = 10 kΩ.
• الحرف R يمثل الفاصلة العشرية: 4R7 = 4.7 Ω وR22 = 0.22 Ω.
• 000 أو 0 مقاومة 0 Ω وتُستخدم كوصلة (Jumper) على اللوحة المطبوعة.
• بعض مقاومات 1% الصغيرة تستخدم كود EIA-96: رقمان وحرف. مثلًا 01C = 100 × 100 = 10 kΩ. ابحث عن الكود في جدول EIA-96.

حجما 0805 و1206 أسهل في اللحام اليدوي باستخدام محطة لحام. أما 0603 فيوفر مساحة لكنه يحتاج طرف لحام دقيقًا ويدًا ثابتة. تصفّح مقاومات 0603 و0805 و1206. احتفظ بمقاومات SMD في أكياسها المكتوبة، فالأحجام الأصغر غالبًا بلا كتابة ولا يمكن التعرف عليها بالعين.

6. القيم القياسية والسماحية

لا تُصنَّع المقاومات بكل قيمة ممكنة. تتبع الشركات سلاسل E. السلسلة E12 (±10%) فيها 12 قيمة في كل عقد: 10 و12 و15 و18 و22 و27 و33 و39 و47 و56 و68 و82. والسلسلة E24 (±5%) فيها 24 قيمة، والسلسلة E96 (±1%) فيها 96 قيمة. لذلك توجد مقاومات 220 Ω و330 Ω و470 Ω ولا توجد مقاومة 250 Ω. راجع سلاسل الأرقام المفضلة E.

السماحية هي أقصى فرق مسموح بين القيمة الفعلية والقيمة المكتوبة. مقاومة 10 kΩ بسماحية ±5% قد تقيس من 9.5 kΩ إلى 10.5 kΩ وتبقى ضمن المواصفة. لا يهم ذلك مع LED، لكنه قد يهم في مقسم جهد يغذي محول ADC.

إذا أعطاك حسابك قيمة غير قياسية فاختر أقرب قيمة قياسية. اختر القيمة الأعلى لا الأقل عندما تحمي المقاومة مكونًا مثل LED.

7. قدرة المقاومة (الواط)

تحوّل المقاومة القدرة التي تتبدد فيها إلى حرارة. احسبها بالعلاقة P = I² × R أو P = V² ÷ R، ثم اختر مقاومة قدرتها أكبر من الناتج. القدرات الشائعة هي 0.125 و0.25 و0.5 و1 واط، ثم مقاومات القدرة الأكبر. القاعدة الآمنة أن تختار قدرة لا تقل عن ضعف القدرة المحسوبة حتى تعمل المقاومة دافئة لا ساخنة.

مثال: مقاومة 100 Ω على جهد 12 فولت يمر فيها I = 12 ÷ 100 = 0.12 أمبير وتتبدد فيها P = 12² ÷ 100 = 1.44 واط. مقاومة 0.25 واط ستسخن وتحترق. استخدم مقاومة 3 واط أو أكثر من مقاومات القدرة، وركّبها مع مساحة هواء حولها وبعيدًا عن الأجزاء البلاستيكية والأسلاك.

إذا كانت المقاومة أسخن من أن تلمسها فهذا تحذير. راجع حساب القدرة قبل أن تُشغّل الدائرة مرة أخرى.

8. اختيار المقاومة المناسبة لـ LED

لا تكاد مصابيح LED تبدي أي مقاومة عندما توصّل التيار. فإذا وصلتها بدون مقاومة على التوالي فإنها تسحب أقصى ما تعطيه المصدر وتحترق. المعادلة هي:

R = (Vs − Vf) ÷ I

حيث Vs جهد المصدر، وVf جهد التوصيل الأمامي للـ LED، وI التيار المطلوب. القيم المعتادة لجهد LED هي نحو 1.8 إلى 2.2 فولت للأحمر، و2.0 إلى 2.2 للأصفر والبرتقالي، و2.0 إلى 3.2 للأخضر (يختلف كثيرًا)، و2.8 إلى 3.4 للأزرق والأبيض. راجع ورقة بيانات الـ LED الذي تستخدمه.

1. حدّد التيار. من 5 إلى 15 ملي أمبير يكفي لإضاءة معظم مصابيح البيان. ومصباح LED قياسي 5 مم تكون قدرته القصوى عادة 20 ملي أمبير.
2. احسب R = (Vs − Vf) ÷ I.
3. قرّب إلى أقرب قيمة قياسية أعلى.
4. تحقق من القدرة: P = I² × R. مع LED تكون بضعة ملي واط، فتكفي مقاومة 0.25 واط.

ملاحظتان. الأولى: إذا كان جهد المصدر أعلى قليلًا فقط من جهد الـ LED (مثل LED أبيض على 3.3 فولت) يصبح التيار شديد الحساسية لأي تغير صغير في الجهد. استخدم مصدرًا بجهد أعلى أو دائرة تيار ثابت. الثانية: يجب ألا يتجاوز تيار طرف Arduino Uno نحو 20 ملي أمبير (والحد الأقصى المطلق 40 ملي أمبير)، فالمقاومة تحمي الطرف كما تحمي الـ LED. استخدم مقاومة واحدة لكل LED ولا تشارك مقاومة واحدة بين عدة مصابيح. تصفّح مصابيح LED. أما المصابيح القابلة للعنونة مثل WS2812 ففيها شريحة تشغيل داخلية: راجع دليل WS2812.

9. مقاومات الرفع والخفض (Pull-up وPull-down)

المدخل الرقمي غير الموصول بأي شيء يُقال إنه عائم (Floating). فهو يلتقط الضوضاء ويقرأ قيمًا عشوائية بين HIGH وLOW. مقاومة الرفع (Pull-up) توصّل الطرف بالمصدر فيقرأ HIGH افتراضيًا. وعند ضغط الزر يتصل الطرف بالأرضي فيقرأ LOW. أما مقاومة الخفض (Pull-down) فتفعل العكس.

القيمة المعتادة من 4.7 kΩ إلى 10 kΩ. فهي منخفضة بما يكفي لتثبيت الطرف، وعالية بما يكفي لعدم إهدار التيار: مع مقاومة رفع 10 kΩ على 5 فولت لا يسحب الزر المضغوط إلا 0.5 ملي أمبير.

في معظم لوحات Arduino مقاومات رفع داخلية، فلا تحتاج غالبًا إلى مقاومة خارجية. والمقاومة الداخلية في ATmega328P (لوحة Arduino Uno) نحو 20 إلى 50 kΩ. راجع شرح Arduino الرسمي لمقاومة الرفع الداخلية.

const int buttonPin = 2;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);   // uses the internal pull-up resistor
}

void loop() {
  if (digitalRead(buttonPin) == LOW) {   // LOW means the button is pressed
    Serial.println("Button pressed");
    delay(200);                          // simple debounce
  }
}

إذا استخدمت مقاومة رفع خارجية 10 kΩ فغيّر وضع الطرف إلى INPUT. وتحتاج ناقلات I2C أيضًا إلى مقاومات رفع، وقيمتها الشائعة 4.7 kΩ، وكثير من الموديولات تتضمنها. راجع I2C مقابل SPI مقابل UART.

10. مقسم الجهد

مقاومتان على التوالي تقسمان الجهد. ويؤخذ الخرج من النقطة بينهما:

Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2)

تُستخدم المقسمات لقراءة حساسات عبر محول ADC (مثل الثرمستور أو المقاومة الضوئية)، ولتخفيض جهد قياس إلى مدخل أصغر، ولخفض إشارة بطيئة من 5 فولت إلى مدخل 3.3 فولت. أما الإشارات السريعة فتحتاج إلى مغيّر مستوى (Level Shifter) مناسب.

المقسم يصلح للإشارات فقط. فجهد خرجه ينخفض عندما يسحب منه شيء تيارًا، لذلك لا تستخدمه أبدًا لتغذية محرك أو موديول أو LED. بدلًا من ذلك استخدم منظّم جهد: راجع محوّل Buck أم منظّم LDO.

11. المقاومات على التوالي وعلى التوازي

• على التوالي تُجمع القيم: R = R1 + R2. مقاومتان 220 Ω على التوالي تعطيان 440 Ω.
• على التوازي تكون R = (R1 × R2) ÷ (R1 + R2). والناتج دائمًا أصغر من أصغر مقاومة. مقاومتان متساويتان على التوازي تعطيان نصف القيمة: مقاومتا 10 kΩ تعطيان 5 kΩ.

الجمع بين المقاومات طريقة سريعة لعمل قيمة غير متوفرة في الدرج. وتتوزع القدرة أيضًا: مقاومتان متساويتان 0.25 واط على التوازي تتحملان معًا نحو 0.5 واط.

12. كيف تقيس المقاومة بالملتيميتر

1. افصل الدائرة وفرّغ أي مكثفات.
2. أخرج المقاومة من الدائرة أو ارفع طرفًا واحدًا على الأقل. فالمكونات الأخرى الموصولة على التوازي تجعل القراءة أقل من القيمة الحقيقية.
3. اضبط الملتيميتر على نطاق الأوم (Ω). الملتيميتر ذو الضبط التلقائي يختار النطاق بنفسه.
4. ضع الطرفين على ساقي المقاومة. لا تمسك الطرفين المعدنيين بأصابعك لأن جسمك يضيف مقاومة على التوازي.
5. قارن القراءة بكود الألوان أو كود SMD. يجب أن تكون ضمن السماحية. وتعني OL دائرة مفتوحة أو قيمة أعلى من النطاق.

مع مقاومات SMD استخدم أطراف قياس دقيقة أو أطراف على شكل ملقاط. تصفّح ملتيميتر وأجهزة قياس UNI-T أو قسم الملتيميتر.

13. أخطاء شائعة يجب تجنبها

• توصيل LED بدون مقاومة على التوالي.
• استخدام مقاومة 0.25 واط حيث تزيد القدرة المحسوبة عن 0.125 واط. اترك دائمًا هامش أمان.
• قراءة الشرائط الملونة من الطرف الخطأ. ابدأ من الطرف المقابل لشريط السماحية.
• الخلط بين 1 kΩ (بني، أسود، أحمر) و10 kΩ (بني، أسود، برتقالي).
• قراءة كود SMD ‏103 على أنه 103 Ω. هو في الحقيقة 10 kΩ.
• قياس مقاومة وهي ما زالت ملحومة في دائرة تعمل.
• استخدام مقاومات ±5% في مقسم أو مرشح يحتاج إلى دقة.
• لمس مقاومة قدرة بعد أن عملت الدائرة فترة.

14. القيم الأساسية التي تحتفظ بها في عدّتك

إذا كنت تعمل مع Arduino وESP32 والإلكترونيات العامة فهذه القيم تغطي معظم الأعمال:

تصفّح المقاومات ذات الأطراف لأعمال لوحة التجارب، ومقاومات SMD لتصاميم اللوحات المطبوعة. وللمقاومات في قاعدة الترانزستور راجع دليل الترانزستورات. الأسعار والتوفر الحاليان موجودان في صفحة كل منتج.

15. الأسئلة الشائعة

من أي طرف أبدأ قراءة الشرائط الملونة؟

ابدأ من الطرف المقابل لشريط السماحية. شريط السماحية عادة ذهبي أو فضي ويكون مفصولًا قليلًا عن باقي الشرائط.

ماذا يعني الكود 103 على مقاومة SMD؟

هو 10 يتبعه ثلاثة أصفار، أي 10,000 Ω أو 10 kΩ.

هل يفرق اتجاه تركيب المقاومة؟

لا. المقاومة ليس لها قطبية وتعمل بالطريقة نفسها في أي اتجاه.

هل يمكنني استخدام مقاومة بقدرة أعلى من اللازم؟

نعم. القدرة الأعلى آمنة، لكن حجم المقاومة يكون أكبر.

ما المقاومة المناسبة لـ LED مع Arduino (5 فولت)؟

مع LED أحمر أو أخضر عادي تعطي 220 Ω إلى 330 Ω تيارًا آمنًا يقارب 9 إلى 14 ملي أمبير. ومع الألوان الأخرى احسبها بالعلاقة R = (Vs − Vf) ÷ I.

ما الفرق بين مقاومة 1% ومقاومة 5%؟

الفرق في السماحية. المقاومة 1% تبقى أقرب كثيرًا إلى قيمتها المكتوبة، وهذا مهم في المقسمات والمرشحات ودوائر القياس. ومع LED ومقاومات الرفع تكفي 5%.

ما فائدة مقاومة 0 Ω؟

هي وصلة (Jumper) بشكل مقاومة. تربط مسارين على اللوحة المطبوعة أو تتيح ضبط إعدادات التصميم أثناء التجميع.

لماذا تختلف قراءة الملتيميتر عن كود الألوان؟

قد تكون المقاومة ضمن سماحيتها، أو ما زالت موصولة بالدائرة، أو تأثرت القراءة بلمس أصابعك لطرفي القياس. قِس المقاومة وهي خارج الدائرة.

16. الخلاصة

قراءة المقاومة تعتمد على عادات بسيطة: حدّد شريط السماحية، واقرأ الأرقام، وطبّق المضاعِف، وراجع النتيجة بالملتيميتر عند الشك. ومع مقاومات SMD فك الكود المطبوع: الرقم الأخير هو عدد الأصفار. اختر قيمة قياسية، وتأكد أن للقدرة هامش أمان، وضع دائمًا مقاومة على التوالي مع أي LED.

وعندما تبدأ البناء تصفّح المقاومات ذات الأطراف ومقاومات SMD ومقاومات القدرة والمقاومات المتغيرة في ميكرز إلكترونيكس.