Rezistențele se numără printre cele mai utilizate elemente din electronică. Acest nume a ieșit de mult timp din limitele înguste ale terminologiei radioamatorilor. Iar pentru oricine are un interes cât de mic pentru electronică, termenul nu ar trebui să provoace confuzie.
Cuprins
Ce este un rezistor
Cea mai simplă definiție este că un rezistor este un element dintr-un circuit electric care oferă rezistență la curentul care trece prin el. Numele elementului provine din cuvântul latin "resisto" - "a rezista", iar radioamatorii se referă adesea la această parte ca fiind "rezistență".
Luați în considerare ce sunt rezistențele și la ce sunt folosite. Răspunsul la aceste întrebări presupune familiarizarea cu semnificația fizică a conceptelor de bază ale ingineriei electrice.
O analogie cu conductele de apă poate fi folosită pentru a explica cum funcționează un rezistor. Dacă obstrucționăm în vreun fel curgerea apei în țeavă (de exemplu, prin reducerea diametrului acesteia), se va produce o creștere a presiunii interne. Prin eliminarea obstrucției, presiunea este redusă. În ingineria electrică, această presiune corespunde tensiunii - prin îngreunarea circulației curentului electric, creștem tensiunea în circuit; prin scăderea rezistenței, scădem și tensiunea.
Prin modificarea diametrului țevii, putem modifica viteza de curgere a apei; în circuitele electrice, prin modificarea rezistenței, putem regla intensitatea curentului. Valoarea rezistenței este invers proporțională cu conductivitatea elementului.
Proprietățile elementelor rezistive pot fi utilizate în următoarele scopuri:
- Conversia curentului în tensiune și invers;
- Limitarea fluxului de curent pentru a obține o anumită valoare a curentului;
- Crearea de divizoare de tensiune (de exemplu, în instrumentele de măsură);
- Alte aplicații speciale (de exemplu, reducerea interferențelor radio).
Exemplul următor va explica ce este o rezistență și la ce este folosită. Cunoscutul LED strălucește la curenți mici, dar rezistența proprie este atât de scăzută încât, dacă LED-ul este plasat direct într-un circuit, chiar și la 5 V, curentul care trece prin el va depăși valorile admisibile ale componentei. Această sarcină va determina defectarea imediată a LED-ului. Prin urmare, în circuit este inclusă o rezistență al cărei scop în acest caz este de a limita curentul la o valoare predeterminată.
Toate elementele rezistive sunt componente pasive în circuitele electrice, spre deosebire de cele active, ele nu dau energie sistemului, ci doar o consumă.
Odată ce ați înțeles ce sunt rezistențele, trebuie să luați în considerare tipurile, desemnarea și marcarea acestora.
Tipuri de rezistențe
Tipurile de rezistențe pot fi clasificate în următoarele categorii:
- Nereglabil (constant) - cu fir înfășurat, compozit, peliculă, carbon, etc.
- Reglabil (variabil și reglat). Rezistențele reglabile sunt utilizate pentru a regla circuitele electrice. Elementele cu rezistență variabilă (potențiometre) sunt utilizate pentru a regla nivelurile semnalului.
Un grup separat este reprezentat de elementele rezistive semiconductoare (termorezistori, fotorezistoare, varistoare etc.).
Caracteristicile rezistoarelor sunt determinate de destinația lor și sunt specificate la momentul fabricării. Parametrii cheie includ:
- Rezistența nominală. Este caracteristica principală a elementului și se măsoară în ohmi (Ohm, kOhm, Mohm).
- Toleranța în procente din rezistența nominală specificată. Înseamnă variații posibile ca urmare a tehnologiei de fabricație.
- Putere disipată - Puterea maximă pe care o poate disipa un rezistor în timpul unei sarcini de lungă durată.
- Coeficientul de temperatură al rezistenței - o valoare care arată modificarea relativă a rezistenței unui rezistor atunci când temperatura se modifică cu 1°C.
- Limita tensiunii de funcționare (rezistență electrică). Aceasta este tensiunea maximă la care componenta își menține parametrii declarați.
- Caracteristica de zgomot este gradul de distorsiune introdus în semnal de către rezistor.
- Rezistența la umiditate și temperatură - valorile maxime ale umidității și temperaturii, a căror depășire poate duce la defectarea componentei.
- Factor de tensiune. O valoare care ia în considerare dependența rezistenței de tensiunea aplicată.
Utilizarea rezistoarelor în gama de frecvențe ultra-înalte adaugă caracteristici suplimentare, cum ar fi capacitatea și inductanța de dispersie.
Rezistențe semiconductoare
Acestea sunt dispozitive semiconductoare cu două terminale care au o rezistență electrică dependentă de parametrii de mediu, cum ar fi temperatura, lumina, tensiunea etc. Pentru fabricarea acestor piese se utilizează materiale semiconductoare dopate cu impurități, al căror tip determină dependența conductivității de influențele externe.
Există următoarele tipuri de elemente rezistive semiconductoare:
- Rezistor liniar. Fabricat dintr-un material slab aliat, acest element are o dependență scăzută a rezistenței de acțiunea externă într-o gamă largă de tensiuni și curenți, fiind cel mai des utilizat în producția de circuite integrate.
- Un varistor este un element a cărui rezistență depinde de intensitatea câmpului electric. Această proprietate a varistorului definește aplicația sa: pentru a stabiliza și regla parametrii electrici ai dispozitivelor, pentru a proteja împotriva supratensiunii și pentru alte scopuri.
- Termistor. Acest tip de element rezistiv neliniar are capacitatea de a-și modifica rezistența în funcție de temperatură. Există două tipuri de termistoare: un termistor a cărui rezistență scade odată cu creșterea temperaturii și un posistor a cărui rezistență crește odată cu temperatura. Termistorii sunt utilizați în cazul în care este important controlul constant al procesului de temperatură.
- Fotorezistor. Rezistența acestui dispozitiv se modifică atunci când este expus la lumină și este independentă de tensiunea aplicată. În procesul de fabricație se utilizează plumb și cadmiu, iar în unele țări acest lucru a dus la eliminarea treptată a acestor componente din motive de mediu. În prezent, fotorezistoarele se află pe locul al doilea după fotodiode și fototransistoare în aplicații comparabile.
- Rezistențe de măsurare a tensiunii. Acest element este proiectat astfel încât să își poată modifica rezistența în funcție de impactul mecanic extern (deformare). Este utilizat în nodurile care convertesc acțiunea mecanică în semnale electrice.
Elementele semiconductoare, cum ar fi rezistențele liniare și varistoarele, se caracterizează printr-o dependență slabă de influențele externe. În cazul tensiometrelor, termistoarelor și fotorezistoarelor, dependența caracteristicilor de influențe este puternică.
Rezistențele semiconductoare sunt identificate prin simboluri intuitive în diagramele de circuit.
Rezistor într-un circuit
În circuitele rusești, elementele cu o rezistență constantă sunt de obicei indicate sub forma unui dreptunghi alb, uneori cu litera R deasupra acestuia. În schemele străine, o rezistență poate fi identificată ca un simbol "zigzag" cu o literă similară R deasupra. În cazul în care un parametru al unei piese este important pentru funcționarea dispozitivului, se obișnuiește să fie indicat în schemă.
Puterea poate fi indicată prin bare pe un dreptunghi:
- 2W - 2 liniuțe verticale;
- 1W - 1 bară verticală;
- 0.5W - 1 bară oblică;
- 0,25 W - o linie oblică;
- 0,125 W - două linii oblice.
Este permisă indicarea puterii în cifre romane pe diagramă.
Rezistențele variabile sunt marcate cu o linie suplimentară deasupra dreptunghiului cu o săgeată care simbolizează reglabilitatea, iar numerotarea pinilor poate fi indicată prin numere.
Rezistențele semiconductoare sunt indicate cu același dreptunghi alb, dar sunt traversate de o linie oblică (cu excepția fotorezistoarelor) cu o indicație alfabetică a tipului de acțiune de control (U - pentru un varistor, P - pentru o rezistență de măsurare a tensiunii, t - pentru un termistor). Un fotorezistor este reprezentat de un dreptunghi în interiorul unui cerc, cu două săgeți îndreptate spre el, simbolizând lumina.
Parametrii rezistorului nu depind de frecvența fluxului de curent, ceea ce înseamnă că acest element funcționează în mod egal în circuitele de curent continuu și alternativ (atât la frecvențe joase, cât și la frecvențe înalte). O excepție sunt rezistențele cu fir înfășurat, care sunt inductive și pot pierde energie din cauza radiațiilor la frecvențe înalte și ultra-înalte.
Rezistențele pot fi conectate în paralel sau în serie, în funcție de cerințele privind proprietățile circuitului. Formulele pentru calcularea rezistenței totale pentru diferitele conexiuni de circuit diferă considerabil. Într-o conexiune în serie, rezistența totală este egală cu suma simplă a valorilor elementelor din circuit: R = R1 + R2 +... + Rn.
Într-o conexiune paralelă, pentru a calcula rezistența totală, adunați valorile inverselor elementelor. Se obține astfel o valoare care este, de asemenea, inversa valorii totale: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.
Rezistența totală a rezistențelor conectate în paralel va fi mai mică decât cea mai mică.
Ratinguri
Există valori standard ale rezistenței pentru elementele rezistive, numite "serii de valori nominale ale rezistenței". Baza abordării în crearea acestui rând este următoarea: pasul dintre valori trebuie să se suprapună peste toleranță (eroare). Exemplu - dacă valoarea nominală a unui element este de 100 ohmi și toleranța este de 10%, următoarea valoare din serie va fi de 120 ohmi. Această etapă evită valorile inutile, deoarece ratingurile adiacente, împreună cu variația erorii, acoperă practic întregul interval de valori dintre ele.
Rezistențele disponibile sunt grupate în serii cu toleranțe diferite. Fiecare serie are propriul domeniu nominal.
Diferențele dintre aceste serii sunt:
- E 6 - 20% toleranță;
- E 12 - 10% toleranță;
- E 24 - toleranță 5% (uneori 2%);
- E 48 - toleranță de 2%;
- E 96 - toleranță 1%;
- E 192 - toleranță 0,5% (poate fi 0,25%, 0,1% și mai mică).
Cea mai obișnuită serie E 24 include 24 de rezistențe nominale.
Etichetare
Dimensiunea unui element rezistiv este direct legată de puterea disipată, cu cât aceasta este mai mare, cu atât mai mari sunt dimensiunile piesei. În timp ce orice valoare numerică poate fi ușor de indicat pe circuite, etichetarea produselor poate fi dificilă. Tendința de miniaturizare a producției de electronice face ca componentele să devină din ce în ce mai mici, ceea ce îngreunează atât introducerea de informații pe carcasă, cât și citirea acestora.
Pentru o identificare mai ușoară a rezistențelor în industria rusă, se utilizează marcajul alfanumeric. Rezistențele sunt marcate după cum urmează: valoarea nominală este indicată prin cifre, iar o literă este pusă fie în spatele cifrelor (în cazul valorilor zecimale), fie înaintea lor (pentru sute). În cazul în care valoarea nominală este mai mică de 999 ohmi, numărul este imprimat fără literă (sau poate fi R sau E). În cazul în care valoarea este specificată în kOhm, numărul este urmat de litera K, în timp ce litera M corespunde valorii în Mohm.
Rezistențele americane sunt marcate cu trei cifre. Primele două sugerează valoarea nominală, iar a treia numărul de zerouri (zeci) adăugate la valoare.
În producția robotizată a ansamblurilor electronice, simbolurile imprimate se află adesea pe partea piesei care este orientată spre placă, ceea ce face imposibilă citirea informațiilor.
Coduri de culori
Pentru a se asigura că informațiile sunt lizibile pe toate laturile, se utilizează un cod de culori - folosind dungi circulare de vopsea. Fiecare culoare are o valoare numerică proprie. Dungile de pe piese sunt plasate mai aproape de unul dintre pini și sunt citite de la stânga la dreapta. În cazul în care nu este posibil să se mute marcajele de culoare la un singur terminal din cauza dimensiunilor mici ale componentei, prima bandă este de două ori mai lată decât celelalte benzi.
Piesele cu o toleranță de 20% sunt marcate cu trei linii, iar pentru o toleranță de 5-10% se folosesc 4 linii. Cele mai precise rezistențe sunt etichetate cu 5 sau 6 linii, dintre care primele 2 corespund valorii nominale a piesei. În cazul în care benzile sunt 4, a treia indică multiplicatorul zecimal pentru primele două benzi, iar a patra linie indică precizia. Dacă barele sunt 5, atunci a treia indică a treia cifră a ratingului, a patra indică virgula (numărul de zerouri), iar a cincea indică precizia. Cea de-a șasea linie indică coeficientul de rezistență la temperatură (TCR).
În cazul marcajelor cu patru benzi, benzile aurii sau argintii sunt întotdeauna ultimele.
Toate marcajele par complicate, dar abilitatea de a citi rapid un marcaj vine odată cu experiența.
Articole conexe:
