Rezistor jednoduše: co to je, zařízení, princip fungování, typy

Při přenosu elektrického proudu na dálku se v důsledku odporu vodičů ztrácí určitá energie. V takových případech je odpor negativním faktorem a snaží se ho minimalizovat.

Další věcí jsou elektrické obvody v elektronických zařízeních. Zde rezistor plní mnoho užitečných funkcí. V elektronických obvodech se vlastnosti těchto pasivních součástek využívají k omezení proudu v řadě obvodů. S jejich pomocí je zajištěn požadovaný provozní režim zesilovacích stupňů.

Co je rezistor?

Název tohoto elektronického prvku pochází z latinského slova odpor — Kladu odpor. To znamená, že se jedná o pasivní prvek používaný v elektrických obvodech, jehož činnost je založena na odporu vůči proudu. Hlavní charakteristikou této elektronické součástky je hodnota jejího elektrického odporu.

Pasivita této elektronické součástky znamená, že její hlavní funkcí je absorbovat elektrickou energii. Na rozdíl od aktivních elektronických prvků nic negeneruje, ale pouze pasivně rozptyluje elektřinu a přeměňuje ji na teplo. V ekvivalentních obvodech je hlavním parametrem odpor, zatímco kapacita a indukčnost jsou parazitní veličiny.

přihláška

Rezistory se používají ve všech elektrických obvodech k nastavení požadovaných hodnot proudu v obvodech, k tlumení kmitů v různých filtrech, jako děliče napětí atd.

Rezistory fungují jako zátěže v odporových obvodech, používají se jako děliče napětí (viz obrázek níže) a proudu, jsou filtračními prvky, používají se k vytváření impulzů, fungují jako bočníky a mnoho dalšího. Dnes je těžké si představit elektrický obvod, který by nezahrnoval několik odporových prvků.

Žádné elektronické zařízení nefunguje bez rezistorů.

Zařízení a princip činnosti

Konstrukce pevných rezistorů je poměrně jednoduchá. Skládají se z keramické trubice s navinutým drátem nebo z odporového filmu s určitým odporem, který je na něj aplikován. Konce trubky jsou opatřeny kovovými krytkami s připájenými koncovkami pro povrchovou montáž. K ochraně vrstvy se používá nátěr barvy a laku.

Strukturu takových prvků lze pochopit z obrázku 2 níže.

Ve většině modelů je tato konstrukce tradičně zachována, ale dnes existují různé typy rezistorů využívajících odporový materiál, jejichž konstrukce se mírně liší od výše popsané konstrukce.

Moderní elektronická zařízení jsou naplněna deskami naplněnými miniaturními součástkami. Vzhledem k tomu, že trend směrem k menším elektronickým zařízením pokračuje, požadavky na menší rozměry ovlivnily i rezistory. Bezdrátové odpory jsou pro tyto účely ideální. Jsou snadno vyrobitelné a jejich výkony jsou dobře přizpůsobeny parametrům nízkopříkonových obvodů.

Zdálo by se, že éra drátových rezistorů se postupně stává minulostí. To však není tento případ. Poptávka po drátových rezistorech zůstává v těch oblastech, kde si tranzistory s kovovou vrstvou nebo kompozitní odporovou vrstvou nemohou poradit s výkonem elektrických obvodů.

Pro bezdrátové odpory se používají následující odporové materiály:

• nichrom;
• manganin;
• konstantan;
• nikl;
• oxidy kovů;
• kov-dielektrika;
• uhlík a další materiály.

Uvedené látky mají vysoké hodnoty specifické odolnosti. To umožňuje výrobu elektronických součástek s velmi malými obaly při zachování jmenovitých hodnot.

Velikosti a tvary pouzder a vodičů moderních rezistorů odpovídají standardům vyvinutým pro automatickou montáž desek plošných spojů. Pro spolehlivé spojení vývodů pájením procházejí vývody součástek procesem pocínování.

Trochu složitější je návrh seřizovacích (obr. 3) a trimovacích odporů (obr. 4). Tyto proměnné tranzistory se skládají z prstencové odporové desky, po které klouže běžec. Jak se pohyblivý kontakt pohybuje po kruhu, mění vzdálenost mezi body na odporové vrstvě, což má za následek změnu odporu.

Princip.

Činnost rezistoru je založena na Ohmově zákonu: I = U/R , kde I je proud, U je napětí, R je odpor v části obvodu. Ze vzorce je zřejmé, jak závisí parametry proudu a napětí na hodnotě odporu.

Výběrem odporů vhodného jmenovitého výkonu je možné měnit hodnoty proudu a napětí v částech obvodu. Například zvýšením odporu sériově zapojeného rezistoru v části obvodu lze úměrně snížit proudovou sílu.

Obvykle si lze odpor představit jako úzké hrdlo na části trubice, kterou protéká nějaká kapalina (viz obr. 5). Na výstupu z hrdla bude tlak nižší než na jeho vstupu. Zhruba totéž se děje s prouděním nabitých částic – čím větší odpor, tím slabší proud na výstupu rezistoru.

druhy

Již jsme zmínili dva typy rezistorů, které se liší konstrukcí: konstantní, které mají statický odpor (při zahřívání prvku je povolena mírná odchylka parametrů) a proměnné. K těm druhým můžeme přidat podtyp proměnných rezistorů (polovodičové rezistory) – nelineární.

Odpor nelineárních součástek se značně mění pod vlivem různých faktorů:

• změny teploty (termistory);
• jas světla (fotorezistory);
• změny napětí (varistory);
• deformace (tenzometry);
• intenzita elektrického pole (magnetorezistory);
• z proudícího náboje (memristory).

Podle typu odporového materiálu může být klasifikace následující:

• drátové rezistory (obr. 6);
• kompoziční;
• kovová fólie (obr. 7);
• oxid kovu (charakterizovaný stabilitou parametrů);
• uhlík (uhlíkový rezistor);
• polovodičový, s použitím odporových polovodičových materiálů (může být lineární nebo proměnný).

Rozdíl mezi fóliovými SMD součástkami a kompozitními díly spočívá v metodách jejich výroby. Kompozitní díly se vyrábějí lisováním kompozitních směsí a fóliové díly se vyrábějí stříkáním na izolační substrát.

V integrovaných monokrystalických mikroobvodech se vestavěné integrované rezistory vytvářejí pomocí sítotisku nebo vakuového nanášení.

Podle svého účelu se odpory dělí na univerzální a speciální součástky:

• přesné a ultrapřesné (vysoce přesné díly s tolerancemi odchylek parametrů od 0,001 % do 1 %);
• vysoký odpor (od desítek megaohmů do několika tomů);
• vysokofrekvenční, schopný provozu na frekvencích až stovek MHz;
• vysokého napětí, s provozním napětím dosahujícím desítek kV.

Díly je možné klasifikovat i podle jiných charakteristik, například podle typu ochrany proti vlhkosti nebo podle způsobu instalace: tištěné nebo zavěšené.

Jmenovité hodnoty rezistorů

Prvky mají svou vlastní toleranci odchylek jmenovitých odporů. V souladu s tolerancemi jsou jmenovité hodnoty odporů rozděleny do 3 řad, které jsou označeny: E6, E12 a E24.

Součástky řady E6 mají toleranci ±20 %, řada E12 ±10 % a řada E24 ±5 %.

Hodnoty rezistorů pro každou řadu jsou uvedeny v referenčních tabulkách, které lze nalézt na internetu.

značkování

Dříve byla pouzdra rezistorů označena jmenovitým proudem, řadou, výkonem a sériovým číslem. Vzhledem k miniaturizaci součástí se přešlo na barevné značení. Parametry rezistorů jsou kódovány pomocí barevných kroužků (viz obr. 8).

Pokud jsou na pouzdře 3 kroužky, první dva označují hodnotu odporu, třetí označuje multiplikátor a přípustná odchylka je 20 %.

Pokud jsou na těle 4 kroužky, pak jsou hodnoty prvních tří z nich stejné jako v předchozím příkladu a čtvrtý kroužek udává velikost odchylky.

Pět kroužků: první 3 označují hodnotu odporu, čtvrtá pozice je multiplikátor a pátá je tolerance.

Na ultra přesných dílech se nanáší 6 barevných pruhů: první tři označují hodnotu odporu, pruh na čtvrté pozici je multiplikátor a pátý kroužek je přípustná odchylka.

Každé barvě je přiřazeno specifické číslo (od 0 do 9). S ohledem na polohu kroužku a jeho barvu můžete přesně určit parametry produktu. K tomu je vhodné použít tabulku barev (obr. 9).

V některých případech se místo rezistoru používají běžné propojky. Jsou považovány za propojky s nulovým odporem. Místo propojek se někdy instaluje rezistor s nulovým odporem (v podstatě stejný propoj, pouze přizpůsobený velikosti rezistoru). Na tělo takového rezistoru je nanesen jeden černý proužek.

Značení SMD rezistorů

Rezistory určené pro povrchovou montáž jsou označeny čísly (viz obr. 10). Kódování je obtížné zapamatovat. Zohledňuje počet čísel a jejich pozice. Čísla kódují velikosti výrobků a hodnoty hlavních parametrů. Pro dešifrování kódů tohoto typu značení existují referenční tabulky nebo kalkulačky.

Kód na obrázku se dešifruje takto: jmenovitý odpor 120×10⁶ Ohm (poslední číslice udává počet nul, tj. mocninu čísla 6). Rezistor ze série E96 s tolerancí 1%, velikost 0805 nebo 1206 (hodnoty kurzívou jsou určeny z referenční knihy).

Označení na schématech

Tradičně jsou rezistory na diagramech označeny jako obdélník (podle GOST 2.728-74) nebo přerušovaná čára (obr. 12 – hlavně na diagramech západního typu). Výkon je někdy označen v obdélníku s použitím konvenčních značek ve formě svislých, šikmých nebo vodorovných čar (viz obrázek níže):

• I = 1 W;
• II = 2 W;
• III = 3 W;
• – = 0.5 W;
• = 0.25 W;
• = 0.125 W.

Písmeno R a jmenovitý odpor jsou umístěny vedle ikony.

Na rozdíl od pevných součástí má označení proměnných rezistorů zvláštní vlastnost: nad obdélník je přidána šipka, která označuje, že konstrukce součásti obsahuje posuvný kontakt (běžec).

Například potenciometr UGO vypadá takto:

Charakteristika a parametry

Mezní hodnoty odporu pro součástky pro všeobecné použití jsou v rozmezí 10 ohmů až 10 megaohmů. Pro takové součástky jmenovitý ztrátový výkon je 0,125 – 100 W.

Odpor vysoce odporových součástí je asi 10 Ohmů. Takové výrobky se používají v měřicích zařízeních určených pro malé proudy. Jmenovité hodnoty výkonu na pouzdrech těchto součástí nemusí být uvedeny. Provozní napětí od 13 do 100 V.

Třída Vysokonapěťové součástky jsou navrženy pro provoz pod napětím 10–35 kV. Jejich odpor dosahuje 10–11 Ohmů.

U vysokofrekvenčních rezistorů je důležité jmenovitá provozní frekvenceJsou schopny pracovat na frekvencích nad 10 MHz. Vysokofrekvenční proudy silně zahřívají součásti. Při intenzivním chlazení dosahuje jmenovitý výkon takových součástek 5, 20, 50 kW.

Přesné rezistory se používají v přesných měřicích a výpočetních zařízeních, stejně jako v reléových systémech. Mají vysokou stabilitu parametrů. Ztrátový výkon těchto součástí nepřesahuje 2 W a jmenovitý odpor se pohybuje v rozmezí 1 – 10⁶ Ohm.

Kromě základních charakteristik je někdy důležité znát úroveň šumového napětí, závislost odporu reálných rezistorů na ohřevu (teplotní koeficient odporu) a některé další.

Zapojení rezistorů

Rezistory lze zapojit dvěma způsoby – paralelně nebo sériově.

• Pro paralelní zapojení 2 rezistorů máme: R = (R₁* R.₂) / (R.₁+R₂).
• Pokud jsou dva rezistory zapojeny sériově, celkový odpor se určí podle vzorce: R = R₁ + R₂.

Pro výpočet rezistorů zapojených sériově a paralelně je vhodné použít naše kalkulačky:

Rezistor – Jedná se o nejběžnější rádiový prvek používaný v elektronice. Mohu se 100% jistotou říci, že na absolutně jakékoli desce jakéhokoli zařízení najdete alespoň jeden rezistor. Rezistor má důležitou vlastnost – má aktivní odpor proti elektrickému proudu. Existuje také reaktance. Přečtěte si více o reaktivním a aktivním odporu.

Typy rezistorů

Existuje mnoho typů rezistorů, které se používají v elektronickém průmyslu. Podívejme se na ty hlavní.

Pevné odpory

Konstantní rezistory vypadají nějak takto:

Vlevo vidíme velký zelený rezistor, který rozptyluje hodně energie. Vpravo je malý maličký SMD odpor, který rozptyluje velmi málo energie, ale přesto plní svou funkci perfektně. O tom, jak určit odpor rezistoru, si můžete přečíst v článku Označení rezistorů.

Takto vypadá konstantní rezistor na elektrických obvodech:

Náš domácí obraz rezistoru je zobrazen jako obdélník (vlevo) a zámořská verze (vpravo), nebo jak se říká – buržoazní, se používá v zahraničních rádiových okruzích.

Takto se označuje síla na sovětských rezistorech:

Dále je mocnost označena římskými číslicemi. V – 5 Watt, X – 10 Watt, L – 50 Watt atd.

Jaké další typy rezistorů existují? Podívejme se na ty nejčastější:

20 wattové sklo s drátěnými vodiči, 20 wattů s montážními úchytkami, 30 wattů ve sklovitém smaltu, 5 wattů a 20 wattů s montážními úchytkami

1, 3, 5 watt keramika; 5,10,25 watt s vodivou výměnou tepla

uhlíková struktura 2, 1, 0.5, 0.25, 0.125 wattu; SMD rezistory standardních velikostí 2010, 1206, 0805, 0603,0402; Sestava rezistoru SMD, 6,8,10, XNUMX, XNUMXpinové sestavy rezistoru pro montáž do průchozího otvoru, rezistor v balení DIP

Variabilní odpory

Variabilní rezistory vypadají takto:

Na obrázcích jsou označeny takto:

Podle toho domácí a zahraniční verze.

A zde je jejich pinout (umístění kolíků):

Proměnný rezistor, který řídí napětí, se nazývá potenciometra který řídí aktuální sílu – reostat. Zde spočívá princip děliče napětí a děliče proudu, resp. Rozdíl mezi potenciometrem a reostatem je ve schématu zapojení samotného proměnného odporu. V obvodu s reostatem spojuje proměnný odpor střední a vnější svorku.

Nazývají se proměnné rezistory, jejichž odpor lze měnit pouze pomocí šroubováku nebo imbusového klíče ladění proměnných rezistorů. Mají speciální drážky pro nastavení odporu (označené červeným rámečkem):

A takto jsou označeny trimovací odpory a jejich připojovací obvody v režimu reostatu a potenciometru.

Термисторы

Термисторы – Jedná se o rezistory na bázi polovodičových materiálů. Jejich odolnost silně závisí na okolní teplotě. U termistorů je tak důležitý parametr jako TCR – tepelný koeficient odporu. Zhruba řečeno, tento koeficient ukazuje, jak moc se změní odpor termistoru při změně okolní teploty.

Tento koeficient může být kladný nebo záporný. Pokud je TCR záporný, pak se takový termistor nazývá termistor, a pokud je TCR kladný, pak se takový termistor nazývá posistor. U termistorů se se zvyšující se teplotou okolí odpor snižuje. U pozistorů platí, že se zvyšující se teplotou okolí se zvyšuje i odpor.

Protože termistory mají záporný koeficient (NTC – Negativní teplotní koeficient – záporný TKS) a pozistory mají kladný koeficient (RTS – Kladný teplotní koeficient – kladný TCS), pak budou odpovídajícím způsobem vyznačeny na diagramech.

Varistory

Existuje také speciální třída rezistorů, které s rostoucím napětím prudce mění svůj odpor – jedná se o varistory.

Tato vlastnost varistorů se široce využívá k ochraně před přepětím v obvodu a také proti pulzním napěťovým rázům. Řekněme, že naše napětí „vyskočilo“. Varistor to celé „cvakl“ a okamžitě prudce změnil odpor směrem dolů. Protože odpor varistoru je velmi malý, začne jím okamžitě protékat veškerý elektrický proud, čímž je chráněn hlavní obvod radioelektronického zařízení. V tomto případě varistor převezme veškerou sílu pulsu na sebe a velmi často za to zaplatí svou životností, poté zcela shoří

Ve schématech jsou varistory označeny následovně:

Fotorezistory

Velmi oblíbené jsou také fotorezistory. Mění svůj odpor, když na ně posvítíte. Pro tyto účely můžete využít jak sluneční světlo, tak umělé světlo, například z baterky.

Ve schématech jsou označeny takto:

Tenzometry

Princip jejich činnosti je založen na natahování tenkých tištěných vodičů. Při natažení se stávají ještě tenčími. Je to jako vytahovat žvýkačku. Čím více ji natahujete, tím je tenčí. A jak víte, čím tenčí vodič, tím větší odpor má.

Na obrázcích vypadá tenzometr takto:

Zde je animace tenzometru v akci, vypůjčená z Wikipedie.

No, jak jste uhodli, tenzometry se používají v elektronických vahách a také v různých senzorech, kde je aplikován jakýkoli tlak nebo síla.

Jak změřit odpor rezistoru

Každý rezistor má odpor. Pro ty, kteří nevědí, co je odpor a jak se měří, si naléhavě přečtěte tento článek. Odpor se měří v ohmech. Jak ale zjistíme odpor rezistoru? Existují přímé a nepřímé metody.

Přímá metoda je nejjednodušší. Musíme vzít multimetr a jednoduše změřit odpor rezistoru. Pojďme se podívat, jak to celé vypadá. Vezmu multimetr, nastavím knoflík na měření odporu a dotknu se svorek rezistoru.

Vzal jsem odpor 1 kOhm. Ukázal mi 976 Ohmů, což je v zásadě také normální, protože takové odpory mají vždy nějakou chybu.

Nepřímá metoda měření spočívá v tom, že odpor rezistoru vypočítáme pomocí Ohmova zákona.

Abychom tedy zjistili odpor rezistoru, potřebujeme vydělit napětí na koncích rezistoru proudem, který rezistorem protéká. Je to docela jednoduché!

Řekněme, že chci znát odpor vlákna žárovky, když vyzařuje světlo. Myslím, že někteří z vás si uvědomují, že odpor studeného wolframového vlákna a horkého vlákna jsou zcela odlišné odpory. Nemohu změřit rozžhavené wolframové vlákno žárovky pomocí multimetru v režimu měření odporu, že? Proto se nám tento vzorec hodí

Pojďme to zjistit zkušenostmi. Mám laboratorní zdroj, který okamžitě ukazuje napětí a proud, který protéká zátěží. Vezmu lampu, nastavím napětí na zdroji, které je napsáno na samotné lampě a připojím ho na svorky zdroje.

Ukazuje se tedy, že napětí na svorkách lampy je nyní 12 voltů a proud, který protéká obvodem, a tedy lampou, je 0,71 ampéru.

Zjistíme, že odpor horkého vlákna žárovky v tomto případě je

Sériové a paralelní zapojení rezistorů

Všechny výše uvedené odpory mohou být zapojeny paralelně nebo sériově. V paralelním zapojení jsou vodiče rezistoru spojeny ve společných bodech.

V tomto případě pro zjištění celkového odporu všech rezistorů v obvodu bude stačit použít vzorec, kde odpor mezi body A a B (R_AB) a tam je stejný R obecný:

Při sériovém zapojení se hodnoty rezistoru jednoduše hloupě sečtou