Rezistory patria medzi najpoužívanejšie prvky v elektronike. Tento názov už dávno nepatrí do úzkeho okruhu rádioamatérskej terminológie. A každého, kto sa aspoň trochu zaujíma o elektroniku, by tento pojem nemal zmiasť.
Obsah
Čo je to rezistor
Najjednoduchšia definícia hovorí, že rezistor je prvok v elektrickom obvode, ktorý kladie odpor prúdu, ktorý ním preteká. Názov tohto prvku pochádza z latinského slova "resisto" - "odolávať" a rádioamatéri túto časť často označujú ako "odpor".
Zvážte, čo sú rezistory a na čo sa používajú. Odpovede na tieto otázky si vyžadujú oboznámenie sa s fyzikálnym významom základných pojmov elektrotechniky.
Na vysvetlenie fungovania rezistora možno použiť analógiu s vodovodným potrubím. Ak akýmkoľvek spôsobom zablokujeme prietok vody v potrubí (napr. zmenšením jeho priemeru), dôjde k zvýšeniu vnútorného tlaku. Odstránením prekážky sa zníži tlak. V elektrotechnike tento tlak zodpovedá napätiu - sťažením priechodu elektrického prúdu zvyšujeme napätie v obvode; znížením odporu tiež znižujeme napätie.
Zmenou priemeru potrubia môžeme meniť rýchlosť prúdenia vody; v elektrických obvodoch môžeme zmenou odporu regulovať silu prúdu. Hodnota odporu je nepriamo úmerná vodivosti prvku.
Vlastnosti odporových prvkov možno využiť na tieto účely:
- Premena prúdu na napätie a naopak;
- Obmedzenie toku prúdu na dosiahnutie danej hodnoty prúdu;
- Vytváranie deličov napätia (napr. v meracích prístrojoch);
- Iné špeciálne aplikácie (napr. zníženie rádiového rušenia).
Nasledujúci príklad vysvetlí, čo je to rezistor a na čo sa používa. Známa LED dióda svieti pri nízkych prúdoch, ale jej vlastný odpor je taký nízky, že ak sa LED dióda umiestni priamo do obvodu, dokonca aj pri napätí 5 V, prúd, ktorý ňou preteká, prekročí povolené hodnoty súčiastky. Toto zaťaženie spôsobí okamžité zlyhanie LED diódy. Preto je do obvodu zaradený rezistor, ktorého účelom je v tomto prípade obmedziť prúd na vopred stanovenú hodnotu.
Všetky odporové prvky sú v elektrických obvodoch pasívne súčiastky, na rozdiel od aktívnych neodvádzajú energiu do systému, ale iba ju spotrebúvajú.
Keď už viete, čo sú rezistory, musíte zvážiť ich typy, označenie a značenie.
Typy rezistorov
Typy rezistorov možno rozdeliť do nasledujúcich kategórií:
- Nenastaviteľné (konštantné) - drôtené, kompozitné, filmové, uhlíkové atď.
- Nastaviteľný (variabilný a upravený). Nastaviteľné rezistory sa používajú na nastavenie elektrických obvodov. Na nastavenie úrovne signálu sa používajú prvky s premenlivým odporom (potenciometre).
Samostatnú skupinu predstavujú polovodičové odporové prvky (termorezistory, fotorezistory, varistory atď.).
Charakteristiky rezistorov sa určujú podľa ich účelu použitia a sú špecifikované v čase výroby. Medzi kľúčové parametre patria:
- Menovitý odpor. Je to hlavná charakteristika prvku a meria sa v ohmoch (Ohm, kOhm, Mohm).
- Prípustná odchýlka ako percento špecifikovaného menovitého odporu. Znamená možné odchýlky v dôsledku výrobnej technológie.
- Rozptýlený výkon - maximálny výkon, ktorý môže rezistor rozptýliť pri dlhodobom zaťažení.
- Teplotný koeficient odporu - hodnota udávajúca relatívnu zmenu odporu rezistora pri zmene teploty o 1 °C.
- Medzné prevádzkové napätie (elektrická pevnosť). Je to maximálne napätie, pri ktorom si diel zachováva svoje stanovené parametre.
- Šumová charakteristika je miera skreslenia, ktorú do signálu vnáša rezistor.
- Odolnosť voči vlhkosti a teplote - maximálne hodnoty vlhkosti a teploty, ktorých prekročenie môže viesť k poruche komponentu.
- Faktor napätia. Hodnota, ktorá zohľadňuje závislosť odporu od použitého napätia.
Použitie rezistorov v ultravysokofrekvenčnom rozsahu pridáva ďalšie charakteristiky, ako je rozptylová kapacita a indukčnosť.
Polovodičové rezistory
Sú to polovodičové zariadenia s dvoma vývodmi, ktorých elektrický odpor závisí od parametrov prostredia, ako je teplota, svetlo, napätie atď. Na výrobu takýchto súčiastok sa používajú polovodičové materiály dopované prímesami, ktorých typ určuje závislosť vodivosti od vonkajších vplyvov.
Existujú tieto typy polovodičových odporových prvkov:
- Lineárny odpor. Tento prvok vyrobený z nízkolegovaného materiálu má nízku závislosť odporu od vonkajšieho pôsobenia v širokom rozsahu napätí a prúdov, najčastejšie sa používa pri výrobe integrovaných obvodov.
- Varistor je prvok, ktorého odpor závisí od intenzity elektrického poľa. Táto vlastnosť varistora definuje jeho použitie: na stabilizáciu a reguláciu elektrických parametrov zariadení, na ochranu pred prepätím a na iné účely.
- Termistor. Tento typ nelineárneho odporového prvku má schopnosť meniť svoj odpor v závislosti od teploty. Existujú dva typy termistorov: termistor, ktorého odpor klesá s rastúcou teplotou, a pozistor, ktorého odpor sa s teplotou zvyšuje. Termistory sa používajú tam, kde je dôležitá neustála kontrola teplotného procesu.
- Fotorezistor. Odpor tohto zariadenia sa mení pod vplyvom svetla a nezávisí od použitého napätia. Pri výrobe sa používa olovo a kadmium, čo v niektorých krajinách viedlo k vyradeniu týchto komponentov z ekologických dôvodov. Fotorezistory sú v súčasnosti v porovnateľných aplikáciách na druhom mieste za fotodiódami a fototranzistormi.
- Tenzometrické rezistory. Tento prvok je navrhnutý tak, aby bol schopný meniť svoju odolnosť v závislosti od vonkajšieho mechanického vplyvu (deformácie). Používa sa v uzloch, ktoré premieňajú mechanické pôsobenie na elektrické signály.
Polovodičové prvky, ako sú lineárne rezistory a varistory, sa vyznačujú slabou závislosťou od vonkajších vplyvov. V prípade tenzometrov, termistorov a fotorezistorov je závislosť charakteristík od vplyvov silná.
Polovodičové rezistory sa v schémach zapojenia označujú intuitívnymi symbolmi.
Rezistor v obvode
V ruských obvodoch sa prvky s konštantným odporom zvyčajne označujú ako biely obdĺžnik, niekedy s písmenom R nad ním. V zahraničných schémach môže byť rezistor označený ako symbol "cik-cak" s podobným písmenom R na vrchu. Ak je niektorý parameter súčiastky dôležitý pre fungovanie zariadenia, je zvykom uviesť ho v schéme.
Výkon sa môže znázorniť pomocou stĺpcov na obdĺžniku:
- 2W - 2 zvislé čiarky;
- 1W - 1 zvislý pruh;
- 0,5 W - 1 lomka;
- 0,25 W - jedna šikmá čiara;
- 0,125 W - dve šikmé čiary.
Na schéme je prípustné uvádzať výkon rímskymi číslicami.
Variabilné rezistory sú označené dodatočnou čiarou nad obdĺžnikom so šípkou, ktorá symbolizuje možnosť nastavenia a číslovanie svoriek môže byť uvedené číslami.
Polovodičové rezistory sú označené rovnakým bielym obdĺžnikom, ale prekrížené lomenou čiarou (okrem fotorezistorov) s abecedným označením typu riadiaceho účinku (U - pre varistor, P - pre tenzometrický rezistor, t - pre termistor). Fotorezistor je označený obdĺžnikom v kruhu, ku ktorému smerujú dve šípky symbolizujúce svetlo.
Parametre rezistora nezávisia od frekvencie toku prúdu, čo znamená, že tento prvok funguje rovnako v jednosmerných aj striedavých obvodoch (nízka aj vysoká frekvencia). Výnimkou sú drôtové rezistory, ktoré sú vo svojej podstate indukčné a môžu strácať energiu v dôsledku vyžarovania pri vysokých a veľmi vysokých frekvenciách.
Rezistory môžu byť zapojené paralelne alebo sériovo v závislosti od požiadaviek na vlastnosti obvodu. Vzorce na výpočet celkového odporu pre rôzne zapojenia obvodov sa značne líšia. V sériovom zapojení sa celkový odpor rovná jednoduchému súčtu hodnôt prvkov v obvode: R = R1 + R2 +... + Rn.
Pri paralelnom zapojení sa celkový odpor vypočíta tak, že sa sčítajú hodnoty inverzných prvkov. Výsledkom je hodnota, ktorá je zároveň inverznou hodnotou celkovej hodnoty: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.
Celkový odpor paralelne zapojených rezistorov bude nižší ako najnižší.
Hodnotenia
Pre odporové prvky existujú štandardné hodnoty odporu, ktoré sa nazývajú "menovité rady rezistorov". Základom prístupu pri vytváraní tohto riadku je nasledovné: Krok medzi hodnotami sa musí prekrývať s toleranciou (chybou). Príklad - ak je menovitá hodnota prvku 100 ohmov a tolerancia je 10 %, ďalšia hodnota v rade bude 120 ohmov. Týmto krokom sa vyhnete zbytočným hodnotám, pretože susedné hodnotenia spolu s odchýlkou chyby prakticky pokrývajú celý rozsah hodnôt medzi nimi.
Dostupné rezistory sú zoskupené do sérií s rôznymi toleranciami. Každá séria má svoj vlastný menovitý rozsah.
Rozdiely medzi sériami sú tieto:
- E 6 - 20 % tolerancia;
- E 12 - 10 % tolerancia;
- E 24 - tolerancia 5% (niekedy 2%);
- E 48 - tolerancia 2 %;
- E 96 - tolerancia 1 %;
- E 192 - tolerancia 0,5 % (môže byť 0,25 %, 0,1 % a nižšia).
Najbežnejšia séria E 24 obsahuje 24 hodnôt odporu.
Označovanie
Veľkosť odporového prvku priamo súvisí s jeho stratovým výkonom, čím je vyšší, tým sú rozmery súčiastky väčšie. Zatiaľ čo na obvodoch možno ľahko uviesť akúkoľvek číselnú hodnotu, označovanie výrobkov môže byť zložité. Trend miniaturizácie vo výrobe elektroniky spôsobuje, že súčiastky sú čoraz menšie, čo sťažuje umiestnenie informácií na kryt aj ich čítanie.
Na jednoduchšiu identifikáciu rezistorov v ruskom priemysle sa používa alfanumerické značenie. Odpory sa označujú takto: menovitá hodnota sa uvádza číslicami a písmeno sa uvádza buď za číslicami (v prípade desatinných hodnôt), alebo pred nimi (v prípade stoviek). Ak je menovitá hodnota menšia ako 999 ohmov, číslo je vytlačené bez písmena (alebo sa môžu objaviť písmená R alebo E). Ak je hodnota uvedená v kOhm, písmeno K nasleduje za číslom a písmeno M zodpovedá hodnote v Mohm.
Americké rezistory sú označené tromi číslicami. Prvé dve označujú nominálnu hodnotu, tretia počet núl (desiatok) pridaných k hodnote.
Pri robotickej výrobe elektronických zostáv sú vytlačené symboly často na strane súčiastky, ktorá je otočená k doske, čo znemožňuje čítanie informácií.
Farebné kódovanie
Aby boli informácie čitateľné zo všetkých strán, používa sa farebné kódovanie - pomocou kruhových pruhov farby. Každá farba má svoju vlastnú číselnú hodnotu. Pruhy na dieloch sú umiestnené bližšie k jednému z kolíkov a čítajú sa zľava doprava. Ak nie je možné presunúť farebné označenie na jednu svorku z dôvodu malej veľkosti súčiastky, prvý pásik je dvakrát širší ako ostatné pásiky.
Diely s toleranciou 20 % sú označené tromi riadkami, pre toleranciu 5-10 % sa používajú 4 riadky. Najpresnejšie rezistory sú označené 5 až 6 riadkami, z ktorých prvé 2 zodpovedajú menovitej hodnote súčiastky. Ak sú pásma 4, v treťom riadku je uvedený desatinný násobiteľ pre prvé dve pásma, vo štvrtom riadku je uvedená presnosť. Ak je stĺpcov 5, potom tretí stĺpec označuje tretiu číslicu hodnotenia, štvrtý stĺpec označuje desatinnú čiarku (počet núl) a piaty stĺpec označuje presnosť. Šiesta čiara označuje teplotný koeficient odporu (TCR).
V prípade štvorpruhového značenia sú zlaté alebo strieborné pruhy vždy na poslednom mieste.
Všetky značky vyzerajú komplikovane, ale schopnosť rýchlo čítať značky sa získava skúsenosťami.
Súvisiace články:
