Điện trở: đọc mã vạch màu, mã SMD, sai số, công suất và cách chọn

Điện trở dùng để làm gì, các loại điện trở, cách đọc mã vạch màu 4 vòng và 5 vòng, đọc mã điện trở dán SMD, dãy giá trị chuẩn E12, sai số, công suất và các bước chọn điện trở cho mạch.

Điện trở là linh kiện có mặt nhiều nhất trong mạch điện tử và là linh kiện đầu tiên người mới cần đọc được. Bài viết mở đầu phần linh kiện thụ động của loạt bài: điện trở dùng để làm gì, các loại điện trở, cách đọc mã vạch màu 4 vòng và 5 vòng, cách đọc mã số trên điện trở dán SMD, vì sao giá trị điện trở là 4,7 kΩ hay 2,2 kΩ chứ không tròn số, ý nghĩa của sai số và công suất, cùng các bước chọn một điện trở cho mạch.

1. Điện trở dùng để làm gì

• Hạn dòng: điện trở nối tiếp với LED, với chân base transistor, với chân GPIO để dòng không vượt mức cho phép (I = U / R).
• Chia áp: hai điện trở tạo cầu phân áp để hạ điện áp, đọc pin, đọc cảm biến (bài 4).
• Kéo lên, kéo xuống (pull-up, pull-down): giữ một chân tín hiệu ở mức xác định khi nút nhấn chưa bấm, cho bus I2C.
• Đặt thời gian cùng tụ điện trong mạch RC, IC 555 (bài 12, 25); đặt hệ số khuếch đại trong mạch op-amp (bài 26).
• Đo dòng: điện trở rất nhỏ (shunt) nối tiếp với tải; điện áp rơi trên nó tỉ lệ với dòng.

2. Đọc mã vạch màu

Điện trở chân cắm ghi giá trị bằng các vòng màu. Mẹo nhớ thứ tự màu từ 0 đến 9: đen, nâu, đỏ, cam, vàng, lục, lam, tím, xám, trắng (gần giống thứ tự màu cầu vồng, kẹp giữa đen và trắng).

1. Tìm vòng sai số: thường là nhũ vàng (±5 %) hoặc nâu (±1 %), nằm cách xa các vòng còn lại một chút. Xoay điện trở để vòng này ở bên phải.
2. Loại 4 vòng: hai vòng đầu là hai chữ số, vòng thứ ba là hệ số nhân (số chữ số 0 thêm vào), vòng thứ tư là sai số. Vàng – tím – đỏ là 4, 7 và thêm hai số 0: 4700 Ω = 4,7 kΩ.
3. Loại 5 vòng (thường là điện trở màng kim loại ±1 %): ba vòng đầu là ba chữ số, vòng thứ tư là hệ số nhân, vòng cuối là sai số. Nâu – đen – đen – đỏ là 1, 0, 0 và thêm hai số 0: 10 000 Ω = 10 kΩ.
4. Vòng hệ số nhân màu nhũ vàng nghĩa là chia 10: vàng – tím – nhũ vàng – nhũ vàng là 4,7 Ω.

Một số màu khó phân biệt dưới đèn vàng (đỏ với cam, nâu với đỏ, lam với tím). Khi không chắc, đo lại bằng đồng hồ vạn năng (bài 7) cho nhanh.

Đáp án từ trái sang phải (tìm vòng nhũ vàng trước, có điện trở đặt ngược đầu): cam – trắng – cam là 39 kΩ; vàng – tím – đen là 47 Ω; nâu – lục – đỏ là 1,5 kΩ; nâu – đen – nâu là 100 Ω; đỏ – đỏ – đỏ là 2,2 kΩ; vàng – tím – cam là 47 kΩ. Cả sáu đều có sai số ±5 %.

3. Các loại điện trở

4. Đọc mã điện trở dán SMD

Cỡ 0402, 0603 quá nhỏ để in mã nên nhiều khi không có chữ nào; khi đó chỉ có thể đo, hoặc tra sơ đồ mạch.

5. Vì sao giá trị là 4,7 kΩ mà không phải 5 kΩ

• Điện trở được sản xuất theo các dãy E (IEC 60063). Dãy E12 có 12 giá trị mỗi thập phân, mỗi giá trị lớn hơn giá trị trước khoảng 21 % (căn bậc 12 của 10). Với sai số ±10 %, các khoảng của chúng nối tiếp nhau: điện trở bất kỳ làm ra đều rơi vào một giá trị nào đó.
• Dãy E24 (24 giá trị, đi với sai số ±5 %) và E96 (96 giá trị, ±1 %) chia mịn hơn. Bộ điện trở bán lẻ thường theo E12 hoặc E24.
• Khi tính ra một giá trị lẻ, chọn giá trị E12/E24 gần nhất theo hướng an toàn: điện trở hạn dòng LED tính ra 160 Ω thì chọn 180 Ω (dòng nhỏ hơn một chút) thay vì 150 Ω. Cần giá trị chính xác hơn thì ghép nối tiếp hoặc song song hai điện trở (bài 4).

6. Sai số, hệ số nhiệt, công suất và điện áp

• Sai số: điện trở 4,7 kΩ ±5 % có giá trị thật trong khoảng 4,465–4,935 kΩ. Mạch chia áp cho ADC, mạch đo nên dùng ±1 %.
• Hệ số nhiệt (ppm/°C): mức thay đổi theo nhiệt độ. Màng kim loại thường khoảng 50–100 ppm/°C, tức đổi 0,005–0,01 % mỗi độ.
• Công suất danh định: 1/4 W là loại phổ biến cho mạch thử. Tính P = I² × R hoặc U² / R và chọn loại có công suất gấp đôi trở lên (bài 3).
• Điện áp tối đa: điện trở 1/4 W thường chịu khoảng 200–250 V; với điện áp cao (mạch xả tụ nguồn 311 V), dùng nhiều điện trở nối tiếp hoặc loại chịu điện áp cao.

7. Các bước chọn một điện trở

1. Tính giá trị bằng định luật Ohm, chọn giá trị E12/E24 gần nhất theo hướng an toàn.
2. Tính công suất tỏa ra, chọn loại có công suất danh định ít nhất gấp đôi.
3. Chọn sai số: ±5 % cho hạn dòng, kéo lên; ±1 % cho mạch đo, chia áp chính xác.
4. Chọn kiểu chân: chân cắm cho breadboard và hàn tay; SMD cho mạch in nhỏ gọn.

Ví dụ: hạn dòng cho LED đỏ (khoảng 2 V) từ nguồn 5 V với dòng 10 mA: R = (5 − 2) / 0,01 = 300 Ω, chọn 330 Ω (E12). Công suất: 0,009² × 330 ≈ 0,027 W, điện trở 1/4 W thừa sức.

8. Tự kiểm tra

1. Điện trở có các vòng nâu – đen – cam – nhũ vàng có giá trị bao nhiêu? (Đáp án: 10 kΩ ±5 %.)
2. Điện trở dán in mã 471 có giá trị bao nhiêu? (Đáp án: 47 × 10 = 470 Ω.)
3. Điện trở 1 kΩ đặt vào 12 V tỏa bao nhiêu công suất, dùng loại 1/4 W được không? (Đáp án: 144 mW; được nhưng sát mức, nên dùng loại 1/2 W.)

9. Xem thêm

• Ngắt GPIO trên ESP32, đọc nút nhấn: dùng điện trở kéo lên.
• I2C là gì: vai trò điện trở kéo lên trên bus.
• Cảm biến biến dạng strain gauge: một loại điện trở thay đổi theo lực.
• Bài tiếp theo của loạt điện tử căn bản: biến trở, quang trở và nhiệt điện trở NTC.