Rezistoriai yra vieni iš plačiausiai naudojamų elementų elektronikoje. Šis pavadinimas jau seniai nebėra siauras radijo mėgėjų terminologijos ribas peržengiantis pavadinimas. Ir visiems, kurie bent šiek tiek domisi elektronika, šis terminas neturėtų kelti painiavos.
Turinys
Kas yra rezistorius
Paprasčiausias apibrėžimas yra toks: rezistorius yra elektros grandinės elementas, kuris suteikia varžą per jį tekančiai srovei. Elemento pavadinimas kilęs iš lotyniško žodžio "resisto" - "pasipriešinti"; radijo mėgėjai šią dalį dažnai vadina "pasipriešinimu".
Apsvarstykite, kas yra rezistoriai ir kam jie naudojami. Norint atsakyti į šiuos klausimus, reikia susipažinti su pagrindinių elektrotechnikos sąvokų fizikine reikšme.
Norint paaiškinti, kaip veikia rezistorius, galima pasitelkti analogiją su vandentiekio vamzdžiais. Jei kaip nors apsunkinsime vandens tekėjimą vamzdžiu (pvz., sumažinsime jo skersmenį), padidės vidinis slėgis. Pašalinus kliūtį slėgis sumažėja. Elektrotechnikoje šis slėgis atitinka įtampą - apsunkindami elektros srovės tekėjimą, didiname grandinės įtampą; mažindami varžą, taip pat mažiname įtampą.
Keisdami vamzdžio skersmenį, galime keisti vandens tekėjimo greitį; elektros grandinėse, keisdami varžą, galime reguliuoti srovės stiprumą. Varža atvirkščiai proporcinga elemento laidumui.
Rezistyvinių elementų savybes galima naudoti šiais tikslais:
- Srovės keitimas į įtampą ir atvirkščiai;
- Srovės srauto ribojimas, kad būtų gauta tam tikra srovės vertė;
- įtampos daliklių kūrimas (pvz., matavimo prietaisuose);
- Kitos specialios paskirties priemonės (pvz., radijo trukdžių mažinimas).
Šiame pavyzdyje paaiškinsime, kas yra rezistorius ir kam jis naudojamas. Pažįstamas šviesos diodas šviečia mažomis srovėmis, tačiau jo varža yra tokia maža, kad jei šviesos diodas bus tiesiogiai įjungtas į grandinę, net esant 5 V įtampai, juo tekanti srovė viršys leistinas komponento vertes. Dėl šios apkrovos šviesos diodas iš karto suges. Todėl į grandinę įtraukiamas rezistorius, kurio paskirtis šiuo atveju yra apriboti srovę iki iš anksto nustatytos vertės.
Visi varžiniai elementai yra pasyvieji elektros grandinių komponentai, nes, skirtingai nuo aktyviųjų, jie nesuteikia sistemai energijos, o tik ją vartoja.
Supratę, kas yra rezistoriai, turite atsižvelgti į jų tipus, paskirtį ir žymėjimą.
Rezistorių tipai
Rezistorių tipus galima suskirstyti į šias kategorijas:
- Nereguliuojami (pastovūs) - vieliniai, kompozitiniai, plėveliniai, anglies ir kt.
- Reguliuojamas (kintamas ir reguliuojamas). Reguliuojami rezistoriai naudojami elektros grandinėms reguliuoti. Signalo lygiams reguliuoti naudojami kintamos varžos elementai (potenciometrai).
Atskirą grupę sudaro puslaidininkiniai varžiniai elementai (termorezistoriai, fotorezistoriai, varistoriai ir kt.).
Rezistorių charakteristikas lemia jų paskirtis ir jos nurodomos gamybos metu. Pagrindiniai parametrai:
- Nominali varža. Tai pagrindinė elemento charakteristika, matuojama omais (omais, kOhmais, Mohmais).
- Tolerancija procentais nuo nurodytos vardinės varžos. Reiškia, kad galimi skirtumai dėl gamybos technologijos.
- Išsklaidoma galia - didžiausia galia, kurią rezistorius gali išsklaidyti ilgalaikės apkrovos metu.
- Temperatūrinis varžos koeficientas - vertė, rodanti santykinį rezistoriaus varžos pokytį, kai temperatūra pakinta 1 °C.
- Darbinės įtampos riba (elektrinis stipris). Tai didžiausia įtampa, kuriai esant komponentas išlaiko nurodytus parametrus.
- Triukšmo charakteristika - tai iškraipymų, kuriuos į signalą įneša rezistorius, laipsnis.
- Atsparumas drėgmei ir temperatūrai - didžiausios drėgmės ir temperatūros vertės, kurias viršijus komponentas gali sugesti.
- Įtampos koeficientas. Vertė, kurią nustatant atsižvelgiama į varžos priklausomybę nuo taikomos įtampos.
Naudojant rezistorius itin aukštų dažnių diapazone, atsiranda papildomų charakteristikų, tokių kaip išsklaidyta talpa ir induktyvumas.
Puslaidininkiniai rezistoriai
Tai puslaidininkiniai įtaisai su dviem gnybtais, kurių elektrinė varža priklauso nuo aplinkos parametrų, pavyzdžiui, temperatūros, šviesos, įtampos ir kt. Tokioms detalėms gaminti naudojamos puslaidininkinės medžiagos, legiruotos priemaišomis, kurių tipas lemia laidumo priklausomybę nuo išorinio poveikio.
Yra šie puslaidininkinių varžinių elementų tipai:
- Linijinis rezistorius. Šis elementas, pagamintas iš mažai legiruotos medžiagos, pasižymi maža varžos priklausomybe nuo išorinio poveikio, esant įvairioms įtampoms ir srovėms, dažniausiai naudojamas integrinių grandynų gamyboje.
- Varistorius - tai elementas, kurio varža priklauso nuo elektrinio lauko stiprumo. Ši varistoriaus savybė lemia jo paskirtį: prietaisų elektriniams parametrams stabilizuoti ir reguliuoti, apsaugoti nuo viršįtampių ir kitiems tikslams.
- Termistorius. Šio tipo netiesinis varžinis elementas gali keisti savo varžą priklausomai nuo temperatūros. Yra dviejų tipų termistoriai: termistorius, kurio varža mažėja didėjant temperatūrai, ir pozistorius, kurio varža didėja didėjant temperatūrai. Termistoriai naudojami ten, kur svarbu nuolat kontroliuoti temperatūros procesą.
- Fotorezistorius. Šio prietaiso varža keičiasi veikiant šviesai ir nepriklauso nuo prijungtos įtampos. Gamyboje naudojamas švinas ir kadmis, todėl kai kuriose šalyse dėl aplinkosaugos priežasčių šių komponentų buvo atsisakyta. Dabar fotorezistoriai yra antroje vietoje po fotodiodų ir fototranzistorių pagal panašų taikymą.
- Deformacijos matavimo rezistoriai. Šis elementas suprojektuotas taip, kad galėtų keisti savo atsparumą priklausomai nuo išorinio mechaninio poveikio (deformacijos). Jis naudojamas mazguose, kurie mechaninį poveikį paverčia elektriniais signalais.
Puslaidininkiniai elementai, pavyzdžiui, tiesiniai rezistoriai ir varistoriai, pasižymi silpna priklausomybe nuo išorinio poveikio. Deformacijos matuoklių, termistorių ir fotorezistorių charakteristikų priklausomybė nuo poveikio yra stipri.
Puslaidininkiniai rezistoriai grandinių schemose žymimi intuityviais simboliais.
Rezistorius grandinėje
Rusiškose grandinėse pastovią varžą turintys elementai paprastai žymimi baltu stačiakampiu, kartais su R raide virš jo. Užsienio schemose rezistorius gali būti žymimas zigzago simboliu su panašia R raide viršuje. Jei kuris nors detalės parametras yra svarbus prietaiso veikimui, jį įprasta nurodyti schemoje.
Galia gali būti žymima stačiakampyje esančiais stulpeliais:
- 2W - 2 vertikalūs brūkšneliai;
- 1W - 1 vertikali juosta;
- 0,5W - 1 pasvirusi briauna;
- 0,25 W - viena įstriža linija;
- 0,125 W - dvi įstrižos linijos.
Schemoje galią leidžiama nurodyti romėniškais skaitmenimis.
Kintamieji rezistoriai žymimi papildoma linija virš stačiakampio su rodykle, simbolizuojančia reguliuojamąjį parametrą, o kontaktų numeracija gali būti pateikiama skaičiais.
Puslaidininkiniai rezistoriai žymimi tuo pačiu baltu stačiakampiu, tačiau perbraukti brūkšnine linija (išskyrus fotorezistorius), kurioje abėcėlės tvarka nurodytas valdymo veiksmo tipas (U - varistorius, P - tenzometrinis rezistorius, t - termistorius). Fotorezistorius žymimas stačiakampiu apskritime, į kurį nukreiptos dvi rodyklės, simbolizuojančios šviesą.
Rezistoriaus parametrai nepriklauso nuo srovės tekėjimo dažnio, todėl šis elementas vienodai veikia tiek nuolatinės, tiek kintamosios srovės grandinėse (tiek žemo, tiek aukšto dažnio). Išimtis - vieliniai rezistoriai, kurie iš esmės yra induktyvūs ir gali prarasti energiją dėl spinduliavimo esant aukštiems ir labai aukštiems dažniams.
Rezistoriai gali būti jungiami lygiagrečiai arba nuosekliai, priklausomai nuo grandinės savybių reikalavimų. Bendrosios varžos apskaičiavimo formulės skirtingoms grandinės jungtims labai skiriasi. Esant nuosekliam sujungimui, bendra varža yra lygi paprastajai grandinės elementų verčių sumai: R = R1 + R2 +... + Rn.
Lygiagretaus jungimo atveju, norėdami apskaičiuoti bendrąją varžą, sudėkite atvirkštinių elementų vertes. Taip gaunama reikšmė, kuri taip pat yra atvirkštinė bendrajai reikšmei: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.
Lygiagrečiai sujungtų rezistorių bendra varža bus mažesnė už mažiausiąją.
Reitingai
Yra nustatytos standartinės varžinių elementų varžos vertės, vadinamos "rezistorių vardinėmis serijomis". Šios eilutės kūrimo metodo pagrindas yra toks: žingsnis tarp verčių turi sutapti su tolerancija (paklaida). Pavyzdys - jei elemento vardinė vertė yra 100 omų, o leistina paklaida - 10 %, kita serijos vertė bus 120 omų. Atliekant šį veiksmą išvengiama nereikalingų reikšmių, nes gretimi reitingai kartu su paklaidos pokyčiu praktiškai apima visą tarp jų esantį reikšmių intervalą.
Galimi rezistoriai yra sugrupuoti į serijas su skirtingomis tolerancijomis. Kiekviena serija turi savo vardinį diapazoną.
Serijos skiriasi šiais skirtumais:
- E 6 - 20 % nuokrypis;
- E 12 - 10 % leistinas nuokrypis;
- E 24 - 5 % (kartais 2 %) paklaida;
- E 48 - 2 % leistinas nuokrypis;
- E 96 - leistinas nuokrypis 1 %;
- E 192 - leistina paklaida 0,5 % (gali būti 0,25 %, 0,1 % ir mažesnė).
Labiausiai paplitusioje E 24 serijoje yra 24 atsparumo rodikliai.
Ženklinimas
Varžinio elemento dydis tiesiogiai susijęs su jo išsklaidoma galia, kuo ji didesnė, tuo didesni detalės matmenys. Nors bet kokią skaitinę vertę galima lengvai nurodyti ant grandinių, ženklinti gaminius gali būti sudėtinga. Dėl elektronikos gamybos miniatiūrizacijos tendencijos komponentai tampa vis mažesni, todėl tampa sunkiau ir užrašyti informaciją ant korpuso, ir ją perskaityti.
Kad būtų lengviau identifikuoti rezistorius Rusijos pramonėje, naudojamas raidinis-skaitmeninis žymėjimas. Rezistoriai žymimi taip: nominalioji vertė nurodoma skaitmenimis, o raidė rašoma už skaitmenų (jei tai dešimtainė vertė) arba prieš juos (jei tai šimtoženkliai). Jei vardinė vertė mažesnė nei 999 omų, skaičius spausdinamas be raidės (arba gali būti raidės R arba E). Jei vertė nurodoma kohmais, už skaičiaus rašoma raidė K, o raidė M atitinka vertę mohmais.
JAV rezistoriai žymimi trimis skaitmenimis. Pirmieji du nurodo nominalą, o trečiasis - prie vertės pridėtų nulių (dešimčių) skaičių.
Gaminant elektroninius mazgus robotais, spausdinami simboliai dažnai būna spausdinami toje detalės pusėje, kuri nukreipta į plokštę, todėl informacijos neįmanoma perskaityti.
Spalvinis kodavimas
Kad informacija būtų įskaitoma iš visų pusių, naudojami spalviniai kodai - apskritos dažų juostos. Kiekviena spalva turi savo skaitinę vertę. Ant dalių esančios juostelės yra arčiau vieno iš kaiščių ir skaitomos iš kairės į dešinę. Jei dėl mažo komponento dydžio spalvinių žymenų neįmanoma perkelti į vieną gnybtą, pirmoji juostelė yra dvigubai platesnė už kitas juosteles.
Dalys, kurių tolerancija yra 20 %, žymimos trimis eilutėmis, 5-10 % tolerancijai žymėti naudojamos 4 eilutės. Tiksliausi rezistoriai žymimi 5-6 eilutėmis, iš kurių pirmosios 2 atitinka dalies vardinę vertę. Jei juostos yra 4, trečioje eilutėje nurodomas pirmųjų dviejų juostų dešimtainis daugiklis, o ketvirtoje eilutėje nurodomas tikslumas. Jei stulpelių yra 5, tai trečiasis stulpelis rodo trečiąjį įvertinimo skaitmenį, ketvirtasis - dešimtainį tašką (nulių skaičių), o penktasis - tikslumą. Šeštoji eilutė rodo temperatūrinį varžos koeficientą (TCR).
Keturių juostų žymėjimo atveju aukso arba sidabro juostos visada yra paskutinės.
Visi ženklai atrodo sudėtingi, tačiau gebėjimas greitai perskaityti ženklą įgyjamas įgyjant patirties.
Susiję straipsniai:
