Componenti elettronici di base: simboli, unità e funzioni

I componenti elettronici di base sono i mattoni di ogni circuito: parti che limitano la corrente, accumulano energia, fanno passare la corrente in un solo verso, commutano, amplificano un segnale o proteggono il circuito. Resistenza, condensatore, induttore, diodo, LED, transistor, MOSFET, circuito integrato, relè, regolatore di tensione, fusibile, pulsante, potenziometro e quarzo: dal caricabatterie del telefono alla scheda Arduino, quasi ogni apparecchio elettronico contiene diversi di questi quattordici componenti. Ognuno ha il suo simbolo nello schema, una lettera di riferimento (come R, C, L, D o Q) e un'unità che ne esprime il valore. Riconoscerli è il primo passo per leggere uno schema elettrico e realizzare i tuoi progetti senza errori.

In questa guida riuniamo prima i quattordici componenti in una tabella riassuntiva con lettera di riferimento, unità, simbolo, aspetto e funzione tipica. Poi spieghiamo la differenza tra componenti passivi e attivi, come funziona ogni parte, quali valori incontrerai e quali sono gli errori più comuni; alla fine di ogni sezione trovi il link all'articolo dettagliato su quel componente. Nell'ultima parte montiamo un circuito per Arduino, ESP32 e Raspberry Pi Pico che unisce potenziometro, resistenza, LED, pulsante, transistor, diodo, condensatore e relè, e vedrai come verificare i componenti con Arduino e con il multimetro.

Quali sono i componenti elettronici? Tabella riassuntiva

La tabella qui sotto confronta a colpo d'occhio i quattordici componenti di questo articolo. La lettera di riferimento è la sigla scritta all'inizio dell'etichetta di ogni parte nello schema; numeri come R1, C3 o Q2 distinguono le parti dello stesso tipo. La colonna unità indica in quale grandezza si esprime il valore: la resistenza si misura in ohm (Ω), il condensatore in farad (F), l'induttore in henry (H) e il quarzo in hertz (Hz). Diodi, transistor e relè non hanno un'unica unità; li scegli in base alla tensione (V) e alla corrente (A) che sopportano. I simboli seguono la norma IEC usata in Europa; negli schemi americani (ANSI) alcuni si disegnano in modo diverso.

Componenti passivi e attivi

I componenti elettronici si dividono di solito in due grandi gruppi. I componenti passivi non aggiungono energia al circuito e non possono amplificare un segnale; si limitano a dissiparla (resistenza), accumularla (condensatore, induttore) o filtrarla. I componenti attivi usano l'energia di un alimentatore per controllare un'altra corrente o amplificare un segnale; transistor, MOSFET e circuiti integrati fanno parte di questo gruppo. Diodi e LED stanno sul confine: poiché non danno guadagno, secondo la definizione rigorosa sono passivi, ma essendo fatti dello stesso materiale semiconduttore dei transistor, molti libri di testo li mettono tra gli attivi. Se la domanda capita in un compito, segui la definizione del tuo libro. Relè, pulsanti e fusibili vengono spesso raggruppati a parte come componenti elettromeccanici o di protezione.

Resistenza: il componente che limita la corrente

La resistenza (resistore) è il componente più semplice: si oppone alla corrente che la attraversa e trasforma parte dell'energia in calore. La sua unità è l'ohm (Ω) e il legame tra tensione, corrente e resistenza è dato da V = R × I, la legge di Ohm. Con Arduino la userai soprattutto per due cose: limitare la corrente di un componente come un LED e realizzare un partitore di tensione. Per esempio, per accendere un LED rosso a 15 mA da un pin a 5 V servono (5 − 2) / 0,015 = 200 Ω; si sceglie il valore standard superiore, 220 Ω. Il valore delle resistenze a foro passante si legge dalle fasce colorate: rosso-rosso-marrone-oro significa 220 Ω con tolleranza ±5 %. Le resistenze sono prodotte in valori normalizzati della cosiddetta serie E12 (10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 e i loro multipli di dieci). Importante quanto il valore è la potenza: le resistenze dei circuiti hobbistici sono in genere da 1/4 W e, se la potenza calcolata con P = R × I² la supera, si scaldano e si bruciano. Puoi decifrare le fasce con lo strumento Codice colori delle resistenze; trovi i dettagli in Cos'è una resistenza? e Legge di Ohm.

Condensatore: un piccolo e veloce serbatoio di energia

Un condensatore accumula carica elettrica su due armature conduttrici separate da uno strato isolante e la restituisce molto rapidamente quando serve. La sua unità è il farad (F), ma poiché un farad è enorme, in pratica si usano picofarad (pF), nanofarad (nF) e microfarad (µF): 1 µF = 1.000 nF = 1.000.000 pF. Una volta carico blocca la corrente continua, mentre i segnali che cambiano rapidamente e i disturbi lo attraversano. Per questo accanto ai piedini di alimentazione di ogni circuito integrato si mette un condensatore ceramico di disaccoppiamento da 100 nF, e sull'alimentazione di motori e servo si usano elettrolitici da 100–1000 µF. I ceramici non sono polarizzati e il loro valore è stampato come codice: 104 significa 10 seguito da quattro zeri, cioè 100.000 pF = 100 nF. Gli elettrolitici sono polarizzati; la fascia chiara sul corpo indica il piedino negativo e, se collegati al contrario, possono gonfiarsi e scoppiare. Insieme a una resistenza, la costante di tempo τ = R × C stabilisce la velocità di carica; con 10 kΩ e 100 µF, τ = 1 secondo. Puoi decifrare le sigle con lo strumento Codice dei condensatori e leggere tipi e calcoli in Cos'è un condensatore?.

Induttore (bobina): il componente che si oppone ai cambi bruschi di corrente

Un induttore, o bobina, si ottiene avvolgendo un filo conduttore, di solito su un nucleo in polvere di ferro o in ferrite, e accumula energia in un campo magnetico. La sua unità è l'henry (H); in elettronica vedrai soprattutto microhenry (µH) e millihenry (mH). Al contrario del condensatore, l'induttore si oppone alle variazioni brusche della corrente: la tensione ai suoi capi vale V = L × di/dt. Per questo lascia passare la continua quasi senza opposizione, mentre frena le alte frequenze; questa opposizione si calcola con XL = 2π × f × L. Il posto in cui lo incontrerai più spesso è la grossa bobina nera dei regolatori step-down switching come l'LM2596 (tipicamente 33–47 µH), dove accumula energia a ogni ciclo di commutazione e la trasferisce al carico. Anche relè, motori, buzzer e altoparlanti contengono bobine che, quando si interrompe la corrente, generano un picco di tensione inverso; per assorbirlo si collega un diodo in inversa ai capi dei carichi induttivi. Il valore dei piccoli induttori a foro passante è indicato con fasce colorate come per le resistenze, in µH; puoi leggerlo con lo strumento Codice degli induttori e approfondire in Cos'è un induttore?.

Diodo e LED: un senso unico per la corrente

Un diodo è un semiconduttore che lascia passare la corrente in un solo verso, dall'anodo al catodo; nel verso opposto non passa quasi nessuna corrente. Quando conduce, ai suoi capi cade una tensione diretta: circa 0,6–1 V nei diodi al silicio e 0,15–0,6 V nei diodi Schottky. La fascia grigia o bianca sul corpo indica il catodo e corrisponde alla barra del simbolo. I modelli più diffusi sono il raddrizzatore 1N4007 da 1 A e 1000 V, il veloce diodo di segnale 1N4148 e lo Schottky 1N5819 a bassa caduta. Un diodo ha quattro compiti fondamentali: trasformare l'alternata in continua (raddrizzamento), proteggere il circuito da una batteria collegata al contrario, assorbire i picchi di tensione inversi dei carichi induttivi come relè e motori (diodo di ricircolo o flyback) e, nella versione Zener, mantenere una tensione fissa. Confronti dettagliati e metodi di misura in Cos'è un diodo?.

Un LED (diodo a emissione di luce) è un diodo che si illumina quando è attraversato da corrente e, come ogni diodo, funziona in un solo verso. La gamba lunga è l'anodo (+), quella corta il catodo (−); inoltre la cupola ha un lato piatto dalla parte del catodo. La regola d'oro è usarlo sempre con una resistenza in serie: il LED non limita da solo la propria corrente, quindi appena la tensione supera di poco la tensione diretta la corrente schizza in alto e il LED o il pin di Arduino si danneggiano. La resistenza si calcola con R = (Valim − VLED) / I. I LED standard da 5 mm funzionano bene con 10–20 mA; rossi e gialli hanno una tensione diretta di circa 2 V, blu, bianchi e verdi brillanti di circa 3 V. Puoi fare il calcolo con lo strumento Resistenza per LED, vedere la tensione di ogni colore con Tensioni dei LED e leggere di più in Cos'è un LED?.

Transistor e MOSFET: interruttori elettronici

Un transistor (BJT) è un semiconduttore a tre piedini che controlla una corrente di collettore molto più grande con una piccola corrente di base. I piedini si chiamano base (B), collettore (C) ed emettitore (E), e il guadagno si esprime come IC = hFE × IB. Esistono due tipi, NPN e PNP; nei progetti con Arduino è molto più comune l'NPN, con l'emettitore collegato a GND. Poiché un pin di Arduino non può fornire in sicurezza molto più di circa 20 mA, carichi come relè, motori, buzzer e strisce LED si pilotano tramite un transistor. Tra il pin e la base va sempre una resistenza: per pilotare un relè da 5 V (circa 71 mA) con un 2N2222A vanno bene 680 Ω su Arduino Uno e 470 Ω su ESP32 e Pico a 3,3 V. Per carichi piccoli si usa il BC547 (100 mA), per carichi medi il 2N2222A (600 mA) e fino a qualche ampere il Darlington TIP120 (5 A). Poiché la piedinatura cambia da modello a modello, controllala con lo strumento Piedinatura dei transistor; regioni di funzionamento e calcoli sono in Cos'è un transistor?.

Anche il MOSFET è un transistor, ma si controlla in tensione e non in corrente. I suoi terminali sono il gate (G), il drain (D) e il source (S). Il gate è isolato dal canale da un sottile strato di ossido, quindi a riposo non assorbe quasi corrente; quando la tensione gate-source supera bene la soglia (VGS(th)), la resistenza drain-source (RDS(on)) scende a pochi milliohm. Per questo un MOSFET scalda molto meno di un BJT con correnti elevate. Con Arduino la cosa più importante è scegliere un modello logic level: l'IRLZ44N conduce pienamente con 5 V sul gate, mentre il diffusissimo IRF540N ne vuole 10 e a 5 V si scalda. Per i pin a 3,3 V di ESP32 e Pico si scelgono modelli con soglia più bassa, come IRLB8721 o AO3400. In serie al gate si mette una resistenza da 100–220 Ω e tra gate e GND una resistenza di pull-down da 10 kΩ. Gli schemi di collegamento sono in Usare un MOSFET con Arduino.

Circuito integrato: migliaia di componenti su un chip

Un circuito integrato (IC, chip) è un circuito già pronto in cui migliaia o persino miliardi di componenti, come transistor, resistenze e condensatori, sono riuniti su un unico pezzo di silicio. Nello schema si disegna di solito come un riquadro con i piedini numerati e la lettera U o IC. Le versioni adatte alla breadboard hanno il contenitore DIP (DIP-8, DIP-14, DIP-16), mentre le schede finite usano contenitori SMD molto più piccoli (SOIC, TSSOP). Per collegarlo bene, trova prima il piedino 1: cerca la tacca a mezzaluna su un lato corto o il puntino in un angolo. Guardando il chip dall'alto con la tacca a sinistra, il piedino in basso a sinistra è l'1 e la numerazione prosegue in senso antiorario. Gli integrati che incontrerai più spesso nei progetti hobbistici sono il timer NE555, il 74HC595 che moltiplica le uscite, l'amplificatore operazionale LM358, i chip di porte logiche e l'ATmega328P a 28 piedini, il cervello di Arduino Uno. Prendi l'abitudine di mettere un condensatore da 100 nF tra VCC e GND di ogni integrato, il più vicino possibile.

Relè: commutare un carico grande con un piccolo segnale

Un relè è un interruttore elettromeccanico: quando la corrente attraversa la sua bobina, il campo magnetico attira un contatto metallico. Poiché il lato dei contatti è isolato elettricamente dalla bobina, puoi accendere una lampada a 230 V o una pompa a 12 V con un segnale a 5 V. I contatti si chiamano COM (comune), NO (normalmente aperto) e NC (normalmente chiuso): con la bobina non alimentata COM è collegato a NC; quando la bobina si eccita, COM passa su NO. Il relè SRD-05VDC-SL-C dei kit Arduino ha una bobina di circa 70 Ω e assorbe circa 71 mA a 5 V, molto più di quanto possa dare un pin. Per questo un relè si pilota sempre con un transistor e con un diodo di ricircolo collegato in inversa ai capi della bobina. I moduli relè già pronti hanno sulla scheda transistor, diodo e LED di stato. I piccoli interruttori in cui due sottili lamelle chiuse in un bulbo di vetro si toccano quando si avvicina un magnete si chiamano reed e si usano nei sensori per porte e finestre.

Regolatore di tensione: un'alimentazione stabile e sicura

Un regolatore di tensione mantiene costante la tensione in uscita anche se quella in ingresso varia. L'esempio più noto è il 7805: ricava 5 V da un ingresso tra 7 e 35 V e, con un dissipatore, eroga fino a 1,5 A. Con il lato stampato verso di te, i piedini da sinistra a destra sono ingresso (IN), GND e uscita (OUT). Il 7805 è un regolatore lineare: trasforma in calore la differenza di tensione. La potenza dissipata è P = (Vin − Vout) × I: prelevando 0,5 A a 5 V da 12 V si producono 3,5 W di calore, troppi per un contenitore TO-220 senza dissipatore. Per un'uscita a 3,3 V si usa l'AMS1117-3.3, presente anche su molte schede ESP32; è un regolatore a bassa caduta (LDO), quindi basta che l'ingresso superi l'uscita di circa 1,1–1,3 V. Se ti servono tanta corrente e un buon rendimento, un regolatore step-down switching come l'LM2596 fornisce fino a 3 A con un rendimento di circa l'80–90 %. Non dimenticare i condensatori in ingresso e in uscita; i dettagli sono in Regolatore di tensione 7805 e Come alimentare Arduino.

Fusibile: la cintura di sicurezza del circuito

Un fusibile è un componente di protezione che interrompe il circuito fondendosi, o aumentando molto la propria resistenza, quando la corrente supera un certo valore. Il suo vero compito non è proteggere l'elettronica, ma evitare che un cortocircuito faccia surriscaldare o bruciare cavi, batterie e alimentatore. Riporta la corrente nominale (es. 1 A) e la tensione massima che sopporta (es. 250 V). Conta anche la lettera davanti: un fusibile F (rapido) interviene subito con una sovracorrente improvvisa, mentre uno T (ritardato) sopporta il breve picco di spunto di motori e grossi condensatori all'accensione. Scegli un fusibile da circa 1,25–1,5 volte la corrente normale di funzionamento e mettilo sulla linea positiva, il più vicino possibile alla sorgente. I fusibili in vetro (5×20 mm) e quelli a lama per auto si sostituiscono dopo l'intervento; i fusibili PTC (ripristinabili) interrompono la corrente quando si scaldano e tornano normali quando si raffreddano. Anche Arduino Uno ha un fusibile PTC di questo tipo sull'ingresso USB, che protegge la porta USB del computer oltre i 500 mA. Per capire se la tua scheda è davvero guasta, leggi Il mio Arduino è bruciato?.

Pulsante e interruttore: aprire e chiudere il circuito a mano

Un pulsante è un interruttore momentaneo che fa contatto solo finché lo tieni premuto e si apre quando lo rilasci. Un interruttore (a slitta, a levetta o a bilanciere) resta invece nella posizione in cui lo lasci. Il tipo di contatto si descrive con sigle: SPST è un semplice acceso-spento, SPDT un deviatore che collega un terminale comune a una di due uscite, DPDT commuta contemporaneamente due circuiti separati. Il pulsante 6×6 mm dei kit per breadboard ha quattro piedini ma solo due contatti distinti: i piedini sono collegati a coppie all'interno, quindi la soluzione più sicura è collegarlo usando due piedini in diagonale. Per collegarlo ad Arduino serve una resistenza di pull-up o pull-down, così il pin non resta mai flottante; il modo più semplice è attivare nel codice, con INPUT_PULLUP, la resistenza interna da 20–50 kΩ dell'ATmega328P. In questo modo il pin legge LOW mentre il pulsante è premuto. I contatti meccanici rimbalzano per qualche millisecondo quando li premi; lo filtriamo via software aspettando 20–50 ms (debounce). Dettagli in Come collegare un pulsante ad Arduino.

Potenziometro: una resistenza regolabile

Un potenziometro è una resistenza regolabile a tre piedini il cui terminale centrale (il cursore) scorre su una pista resistiva quando giri l'alberino. La resistenza tra i piedini esterni è fissa (es. 10 kΩ), mentre tra il piedino centrale e uno di quelli esterni varia da 0 a 10 kΩ. Se colleghi i piedini esterni a 5V e GND e quello centrale a un ingresso analogico, il potenziometro diventa un partitore di tensione regolabile e la funzione analogRead() di Arduino Uno legge un valore da 0 a 1023. La lettera sul corpo indica la curva: nella maggior parte dei modelli B significa lineare e A logaritmica (per il volume); un B10K è un potenziometro lineare da 10 kΩ. Le piccole versioni saldate sulla scheda e regolate una volta sola con il cacciavite si chiamano trimmer; servono per il contrasto di un display LCD o per la soglia di un sensore. Dettagli ed esempi di progetto in Cos'è un potenziometro?.

Quarzo: il battito del circuito

Un quarzo (cristallo di quarzo) è una sottile lamina di quarzo che vibra a una frequenza molto stabile quando le si applica una tensione; è il cosiddetto effetto piezoelettrico. La sua unità è l'hertz (Hz) e il valore è stampato in MHz o kHz (es. 16.000 = 16 MHz). I microcontrollori eseguono le istruzioni al ritmo del clock fissato da questa vibrazione, e da essa dipende la precisione delle funzioni di tempo come delay() e millis(). Le schede Arduino con ATmega328P lavorano a 16 MHz (l'Uno R3 originale usa a questo scopo un risonatore ceramico più economico invece di un quarzo, mentre molti cloni hanno un quarzo in contenitore metallico); tra i piedini del quarzo e GND si mettono di solito due piccoli condensatori da 22 pF. Sotto lo schermo metallico dei moduli ESP32 c'è un quarzo da 40 MHz, e il Raspberry Pi Pico ne ha uno da 12 MHz. I moduli orologio usano un quarzo da 32,768 kHz perché questo valore è 2 elevato alla 15: diviso per due 15 volte dà esattamente 1 Hz, cioè un impulso al secondo. È così che i moduli RTC tengono l'ora esatta anche ad Arduino spento.

Leggere componenti e valori in uno schema

In uno schema ogni componente riporta due informazioni: la sua sigla, formata da lettera di riferimento e numero (R1, C2, Q1, U3), e il suo valore (220, 100n, BC547). Le stesse sigle sono serigrafate sul circuito stampato, così trovi subito sulla scheda la R7 dello schema. Nei valori la lettera dell'unità prende spesso il posto della virgola; in questo modo, in una stampa piccola, la virgola non può sparire e il valore non viene letto dieci volte più grande. Spieghiamo passo passo come leggere uno schema in Come leggere uno schema elettrico; queste sono le notazioni che vedrai più spesso:

• 4k7, 1M, 2R2, 0R: Rispettivamente 4,7 kΩ, 1 MΩ e 2,2 Ω; la lettera R sostituisce la virgola nei valori in ohm. 0R è una resistenza da zero ohm usata come ponticello.
• 100n, 104, 0.1u: Tutti e tre indicano lo stesso valore, 100 nF; poiché sulla tastiera non c'è la µ, si scrive u.
• 10u/16V: Condensatore elettrolitico da 10 µF che regge 16 V; questa tensione deve essere almeno 1,5 volte la più alta del circuito.
• L1 4u7: Induttore da 4,7 µH; poiché la sigla inizia con L, l'unità è l'henry.
• D1 1N4007, Q1 BC547, U1 NE555: Per i semiconduttori si scrive la sigla del modello al posto di un valore; le caratteristiche sono nel datasheet di quel modello.
• 472 o 01C: Sono codici stampati sulle resistenze SMD; 472 significa 47 seguito da due zeri, cioè 4,7 kΩ. Per i codici con lettere vedi Codici delle resistenze SMD e lo strumento Codice SMD.

Pratica: otto componenti in un unico circuito

Il modo migliore per fissare la teoria è far lavorare i componenti insieme. Nel circuito che monteremo, un potenziometro regola la luminosità di un LED, una resistenza da 220 Ω ne limita la corrente e un pulsante accende o spegne un relè a ogni pressione; il relè viene eccitato da un transistor 2N2222A pilotato tramite una resistenza di base. Un diodo 1N4007 collegato in inversa ai capi della bobina del relè protegge il transistor, mentre un condensatore da 100 nF tra il cursore del potenziometro e GND riduce il rumore nella lettura analogica. Per ora non serve collegare nulla ai contatti del relè; capirai che scatta dal clic. Se è la prima volta che usi una breadboard, leggi prima Cos'è una breadboard?.

1// Elektronik devre elemanları deneyi / Electronic components experiment
2// Pot -> LED parlaklığı, buton -> transistör + röle / pot -> LED brightness, button -> transistor + relay
3#if defined(ESP32)
4const int POT_PIN = 34;       // ADC1, yalnızca giriş / ADC1, input only
5const int LED_PIN = 18;       // 220 Ω üzerinden LED / LED via 220 Ω
6const int BUTTON_PIN = 4;     // diğer bacak GND'ye / other leg to GND
7const int RELAY_PIN = 23;     // 470 Ω ile 2N2222A beyzine / to the 2N2222A base via 470 Ω
8const int ADC_MAX = 4095;     // 12 bit ADC
9const float VREF = 3.3;
10#else
11const int POT_PIN = A0;
12const int LED_PIN = 9;        // PWM pini (~) / PWM pin (~)
13const int BUTTON_PIN = 2;     // diğer bacak GND'ye / other leg to GND
14const int RELAY_PIN = 7;      // 680 Ω ile 2N2222A beyzine / to the 2N2222A base via 680 Ω
15const int ADC_MAX = 1023;     // 10 bit ADC
16const float VREF = 5.0;
17#endif
18
19bool relayOn = false;
20int lastReading = HIGH;             // son ham okuma / last raw reading
21int stableState = HIGH;             // zıplamadan arınmış durum / debounced state
22unsigned long lastChange = 0;       // son değişim anı / time of last change
23unsigned long lastPrint = 0;
24
25void setup() {
26  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
27  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
28  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);           // açılışta röle kapalı / relay off at startup
29  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);      // dahili pull-up direnci / internal pull-up resistor
30  Serial.begin(115200);
31}
32
33void loop() {
34  // 1) Potansiyometre -> LED parlaklığı (PWM) / potentiometer -> LED brightness (PWM)
35  int pot = analogRead(POT_PIN);
36  analogWrite(LED_PIN, map(pot, 0, ADC_MAX, 0, 255));
37
38  // 2) Buton -> röle, 30 ms zıplama filtresi / button -> relay, 30 ms debounce
39  int reading = digitalRead(BUTTON_PIN);
40  if (reading != lastReading) {
41    lastChange = millis();
42    lastReading = reading;
43  }
44  if (millis() - lastChange > 30 && reading != stableState) {
45    stableState = reading;
46    if (stableState == LOW) {             // basıldı / pressed
47      relayOn = !relayOn;
48      digitalWrite(RELAY_PIN, relayOn ? HIGH : LOW);
49    }
50  }
51
52  // 3) Yarım saniyede bir rapor / report every half second
53  if (millis() - lastPrint >= 500) {
54    lastPrint = millis();
55    Serial.print("Pot: ");
56    Serial.print(pot * VREF / ADC_MAX, 2);
57    Serial.print(" V | Röle / relay: ");
58    Serial.println(relayOn ? "AÇIK / ON" : "KAPALI / OFF");
59  }
60}

Il codice svolge tre compiti indipendenti nello stesso loop() senza che nessuno faccia aspettare gli altri. analogRead() legge la tensione sul cursore del potenziometro e map() la converte nell'intervallo 0–255; grazie al PWM, la luminosità del LED segue quel valore. Il pulsante si legge con millis() invece che con delay(): se la lettura resta invariata per 30 ms, conta come una pressione vera e lo stato del relè viene invertito. Quando il pin va HIGH, il 2N2222A entra in saturazione, la corrente attraversa la bobina del relè e il contatto scatta su NO con un clic; quando il pin va LOW, l'energia della bobina si esaurisce senza danni attraverso l'1N4007. Grazie alla riga #if defined(ESP32), lo stesso codice si compila su ESP32 con i suoi pin e il suo ADC a 12 bit. Apri il Monitor seriale a 115200 baud per seguire in diretta la tensione del potenziometro e lo stato del relè.

Lo stesso circuito con Raspberry Pi Pico e MicroPython

Per far funzionare lo stesso circuito su un Raspberry Pi Pico con MicroPython, collegalo secondo la colonna Pico della tabella e alimenta la bobina del relè dal pin VBUS, che porta i 5 V della USB. Poiché la funzione read_u16() del Pico restituisce letture da 0 a 65535, il valore si può passare direttamente alla funzione duty_u16() del PWM senza conversioni. Se salvi il codice sul Pico come main.py con Thonny, partirà da solo a ogni accensione della scheda. Se sei alle prime armi con MicroPython, comincia da Cos'è il Raspberry Pi Pico?.

1# Pico: pot -> LED parlaklığı, buton -> transistör + röle / pot -> LED brightness, button -> transistor + relay
2from machine import Pin, ADC, PWM
3import time
4
5pot = ADC(26)                            # GP26 = ADC0, pot orta ucu / pot wiper
6led = PWM(Pin(15))                       # GP15, 220 Ω üzerinden LED / LED via 220 Ω
7led.freq(1000)                           # 1 kHz PWM
8button = Pin(14, Pin.IN, Pin.PULL_UP)    # diğer bacak GND'ye / other leg to GND
9relay = Pin(16, Pin.OUT, value=0)        # 470 Ω ile 2N2222A beyzine / to the 2N2222A base via 470 Ω
10
11relay_on = False
12last = 1
13last_print = time.ticks_ms()
14
15while True:
16    raw = pot.read_u16()                 # 0-65535
17    led.duty_u16(raw)                    # parlaklık / brightness
18
19    now = button.value()
20    if now == 0 and last == 1:           # basıldı / pressed
21        time.sleep_ms(30)                # zıplamayı bekle / wait out the bounce
22        if button.value() == 0:
23            relay_on = not relay_on
24            relay.value(1 if relay_on else 0)
25    last = now
26
27    if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_print) >= 500:
28        last_print = time.ticks_ms()
29        state = "AÇIK / ON" if relay_on else "KAPALI / OFF"
30        print("Pot: {:.2f} V | Röle / relay: {}".format(raw * 3.3 / 65535, state))
31    time.sleep_ms(5)

Misurare una resistenza e la tensione diretta di un LED con Arduino

Arduino può diventare anche un semplice strumento di misura per riconoscere i tuoi componenti. Metti la resistenza di valore sconosciuto tra A1 e GND e una resistenza nota da 10 kΩ tra 5V e A1; le due formano un partitore di tensione e la resistenza sconosciuta si calcola con Rx = 10 kΩ × lettura / (1023 − lettura). La misura è più precisa quando la resistenza sconosciuta è vicina a quella di riferimento (circa 1–100 kΩ). Per la seconda misura porta i 5V, attraverso una resistenza da 220 Ω, all'anodo di un LED, collega il catodo a GND e l'anodo ad A2: la tensione letta su A2 è la tensione diretta del LED a circa 8–14 mA. Apri il Monitor seriale a 9600 baud, inserisci uno dopo l'altro LED di colori diversi e confronta i valori con la tabella più sopra.

1// Arduino ile direnç ve LED ileri gerilimi ölçme / Measuring a resistor and an LED's forward voltage with Arduino
2const float VCC = 5.0;          // Uno besleme gerilimi / Uno supply voltage
3const float R_REF = 10000.0;    // 5V ile A1 arası bilinen direnç / known resistor between 5V and A1
4
5void setup() {
6  Serial.begin(9600);
7}
8
9void loop() {
10  int raw = analogRead(A1);     // bilinmeyen direnç A1 ile GND arasında / unknown resistor between A1 and GND
11  if (raw >= 1023) {
12    Serial.println("Direnç takılı değil / no resistor connected");
13  } else {
14    float rx = R_REF * raw / (1023.0 - raw);   // gerilim bölücü formülü / voltage divider formula
15    Serial.print("R = ");
16    Serial.print(rx, 0);
17    Serial.println(" ohm");
18  }
19
20  float vf = analogRead(A2) * VCC / 1023.0;    // 5V - 220 Ω - A2 - LED - GND
21  Serial.print("LED Vf = ");
22  Serial.print(vf, 2);
23  Serial.println(" V");
24  Serial.println();
25  delay(1000);
26}

Controllare i componenti con il multimetro

Quando un circuito non funziona, il colpevole è spesso un componente dal valore sbagliato o guasto. Con il multimetro verifichi ogni parte in pochi secondi; misura sempre a circuito spento e, se possibile, con il componente staccato, perché le altre parti del circuito falsano la lettura. Spieghiamo nel dettaglio come usare ogni portata in Come usare il multimetro.

Idee di progetto con questi componenti

• Semaforo: Il tuo primo progetto con uscite in sequenza, con tre LED e tre resistenze da 220 Ω; i passaggi sono in Semaforo con Arduino.
• Luce notturna automatica: Un partitore formato da una fotoresistenza (LDR) e da una resistenza da 10 kΩ rileva il buio, e un transistor accende una striscia LED a 12 V.
• Lampeggiatore senza Arduino: Un LED che lampeggia una volta al secondo con un NE555, due resistenze e un condensatore; cambia R e C per regolare la frequenza.
• Supercar: Pilota otto LED con soli tre pin grazie a un 74HC595 (Effetto Supercar con Arduino).
• Voltmetro digitale: Misura tensioni oltre il limite di 5 V di Arduino con un partitore a due resistenze (Costruire un voltmetro con Arduino).
• Presa smart: Accendi una lampada dal telefono con un relè e un ESP32; le regole di sicurezza sono in Cos'è un modulo relè?.

Errori comuni e soluzioni

Conoscere i componenti elettronici di base è come imparare l'alfabeto di una lingua: quando sai cosa fanno resistenza, condensatore, diodo, transistor e gli altri, ogni nuovo schema e ogni modulo diventano più facili da capire. Come passo successivo puoi leggere uno alla volta gli articoli dettagliati sui singoli componenti, passare ai calcoli dei circuiti con le leggi di Kirchhoff e consultare la guida al kit di base Arduino per decidere quali parti comprare. Nell'app BlueGrays puoi seguire passo passo, con schemi e codice, progetti che usano questi componenti, come far lampeggiare un LED, comandare un LED con un pulsante, una luce notturna con LDR, un servo comandato da un potenziometro o una lampada di rete comandata da un relè.