Що потрібно знати про резистори?
Резистор: шматочок матеріалу, що чинить опір проходженню електричного струму.
Виявляється, що це зовсім не просто. Температура, ємність, індуктивність та інші параметри відіграють роль у перетворенні резистора на досить складний компонент. їх роблять і як вони можуть стати в нагоді в різних випадках.
Почнемо з найпростішого та найстарішого.
Вуглецеві композиційні резистори
Вуглецевий композит у програвачі
Їх часто називають "старими" резисторами. Вони широко застосовувалися в 1960-х, але з появою інших типів резисторів і завдяки досить великій собівартості, їх використання зараз обмежене. ток, і чим більше його в суміші, тим менше опір. покриваються фарбою або пластиком, що є ізоляцією, а опір і допуск позначаються кольоровими смужками.
Опір таких резисторів можна перманентно змінити, піддавши їхній високій вологості, високій напругі або перегріву. Допуск становить 5% або більше. блоки живлення та зварювальні контролери.
Проте їхній вік не зупинив мене від використання мішка таких резисторів, куплених мною в комісійці з метою виготовлення різних опорів, які були потрібні мені для мого проекту муз. програвача 555. На фото якраз мій виріб.
Вуглецево-плівкові резистори
Виробляються нанесенням шару чистого вуглецю на керамічний циліндр та подальшого видалення вуглецю з метою формування спіралі. Підсумок покривається кремнієм. Товщина шару і ширина вуглецю, що залишився, управляють опором, а допуск таких резисторів буває від 2%, краще, ніж у попередніх. Завдяки чистому вуглецю опір менше змінюється із температурою.
Температурний коефіцієнт опору вуглецево-плівкових резисторів становить від 200 до 500 ppm/C – мільйонних часток на градус Цельсія. 200 ppm/C означає, що з кожним градусом опір не зміниться більше ніж на 200 Ом на кожен МОм загального опору. У відсотках це можна сказати як 0,02%/C. Якщо температура зміниться на 80 С, за показника 200 ppm/C опір резистора зміниться на 1,6%, або 16 кОм.
Такі резистори випускаються номіналом від 1 Ом до 10 кОм, потужністю від 1/16 Вт до 5 Вт і витримують напругу кілька кіловольт. Зазвичай використовуються у високовольтних блоках живлення, рентгенівських апаратах, лазерах та радарах.
Металева плівка
Металева плівка робиться схожим з вуглецевим чином, шляхом розміщення металевого шару (часто це нікель хром) на кераміці, з наступним вирізуванням спіралі. Згідно з документацією від виробника Vishay, після приєднання клем спіраль раніше обробляли шліфуванням, але зараз для цього використовують лазери.Результат покривається лаком і позначається колірним кодуванням або текстом.
Опір резисторів із металевої плівки змінюється менше, ніж у вуглецево-плівкових. ТКС знаходиться у районі 50-100 ppm/C. 50 ppm/C аналогічні 0,005%/C. Використовуючи аналогічний наведений вище приклад з резистором в 1 МОм, зміна температури на 80 С призведе у разі резистора 50 ppm/C до зміни опору на 0,4%, або на 4 ком.
Допуск у них менший, близько 0,1%. Також мають хороші шумові характеристики, низьку нелінійність і хорошу стабільність за часом, і використовуються для безлічі цілей.
Плівка із оксиду металу
Випадок схожий на металеву плівку, тільки зазвичай використовується оксид олова з домішкою оксиду сурми. Поводяться такі резистори краще, ніж вуглецеві або металеві плівки, якщо говорити про напругу, перевантаження, стрибки і високі температури. Резистори на вуглецевій плівці працюють до 200°С, на металевій – до 250-300°С, а резистори на плівці з оксиду – до 450°С. При цьому їхня стабільність дуже кульгає.
Дротові резистори
Виготовляються намотуванням дроту на пластиковий, керамічний або скловолоконний циліндр. Оскільки провід можна відрізати досить точно, номінал їхнього опору можна вибрати з великою точністю з допуском не гірше за 0,1%. Щоб отримати резистор із високим опором, потрібно використовувати дуже тонкий та довгий провід. Провід можна зробити тоншим для меншої потужності або товщим для більшої потужності. Його можна виготовляти з великої кількості металів і сплавів, включаючи нікель хром, мідь, срібло, хромистої сталі та вольфраму.
Розробляються з прицілом на можливість роботи при високих температурах: вольфрамові витримують температури до 1700 С, срібні – від 0 до 150 С. ТКС у високоточних дротяних резисторів становить близько 5 ppm/C.
Працюють на потужностях від 0,5 Вт до 1000 Вт. Резистори на кілька сотень Вт можуть бути покриті високотемпературним кремнієм або склоподібною емаллю.
Оскільки це практично котушки, у них присутня індуктивність і ємність, через що на високих частотах вони поводяться погано.
У біфілярної намотування відсутня індукція, але висока ємність. місцях перетину напруга однакова.
Також вони використовуються в запобіжниках і запобіжниках.
Фольгові резистори
Використовують фольгу товщиною в кілька мікрон, зазвичай з нікель хрому з додаваннями, розташовану на керамічній підкладці.Не мають індуктивності, мають низьку ємність, хорошу стабільність і швидку теплову стабілізацію. Допуск може бути не більше 0,001%.
ТКС становить 1 ppm/C. При зміні температури на 80 С мегаомний резистор змінить опір лише на 0.008% або 80 Ом. Цікавим є спосіб, яким досягається подібна точність. При збільшенні температури зростає і опір. Але резистор робиться так, що підвищення температури призводить до стиснення фольги, через що опір падає. Сумарний ефект призводить до того, що опір майже не змінюється.
Добре підходять для аудіопроектів із струмами високих частот. Також підходять для проектів, що вимагають високої точності, наприклад, електронних ваг. Звичайно, використовуються в областях, де очікуються великі коливання температури.
Товстоплівкові та тонкоплівкові резистори
В основному використовуються для поверхневого монтажу. Плівка в товстоплівкових резисторах у 1000 разів товщі, ніж у тонкоплівкових. Це найдешевші резистори, тому що товста плівка дешевша.
Тонкооплівкові резистори виготовляються іонним напиленням нікель хрому на ізолюючу підкладку. Потім застосовується фототравлення, абразивне або лазерне чищення. Товстоплівкові виготовляються печаткою по трафарету. Плівка являє собою суміш сполучної речовини, носія та оксиду металу. Наприкінці процесу застосовується абразивне чи лазерне чищення.
Допуск тонкоплівкових резисторів становить 0,1%, а ТКС – від 5 до 50 ppm/C. У товстоплівкових допуск буває 1%, а ТКС – 50 до 200 ppm/C. Тонкоплівкові резистори менше шумлять.
Тонкоплівкові резистори застосовуються там, де потрібна висока точність.Товстоплівкові можна використовувати практично скрізь - в деяких ПК можна нарахувати до 1000 резисторів товстоплівкових поверхневого монтажу.
Існують і інші види резисторів постійного номіналу, але в шухлядках для резисторів ви, швидше за все, зустрінете один з перерахованих.
Резистор. Резистори змінного опору.
Доброго дня, шановні читачі сайту sesaga.ru. Продовжуємо тему про резисторів. резисторах змінного опору, або змінних резисторах.
Резистори змінного опору, або змінні резистори є радіокомпонентами, опір яких можна змінювати від нуля і до номінального значення. Вони застосовуються як регулятори підсилення, регулятори гучності і тембру в звуковідтворювальній радіоапаратурі, використовуються для точного і плавного налаштування різних напруг і поділяються на потенціометри і підстроювальні резистори.
1. Потенціометри.
Потенціометри застосовуються в якості плавних регуляторів посилення, регуляторів гучності і тембру, служать для плавного регулювання різних напруг, а також використовуються в системах стеження, в обчислювальних і вимірювальних пристроях і т.п.
Потенціометром називають регульований резистор, що має два постійних виводу і один рухомий.Середній висновок з'єднаний з рухомим контактом, який переміщається поверхнею резистивного елемента і дозволяє змінювати величину опору між середнім і будь-яким крайнім висновком.
Потенціометр являє собою циліндричний або прямокутний корпус, всередині якого розташований резистивний елемент, виконаний у вигляді незамкнутого кільця, і виступає металева вісь, що є ручкою потенціометра. з поверхнею резистивного шару забезпечується тиском повзунка, виконаного із пружинних матеріалів, наприклад, бронзи або сталі.
При обертанні ручки повзунок переміщається поверхнею резистивного елемента, внаслідок чого опір змінюється між середнім і крайніми висновками.
Схематично потенціометр можна уявити, як показано на малюнку нижче: крайні висновки позначені номерами 1 і 3, середній позначений номером 2.
Залежно від резистивного елемента потенціометри поділяються на недротяні і дротяні.
1.1 Недротяні.
У дротяних потенціометрах резистивний елемент виконаний у вигляді підковоподібною або прямокутної пластини з ізоляційного матеріалу, на поверхню яких нанесений резистивний шар, що має певний омічний опір.
Резистори з підковоподібним резистивним елементом мають круглу форму і обертальне переміщення повзунка з кутом повороту 230 - 270 °, а резистори з прямокутним резистивним елементом мають прямокутну форму та поступальне переміщення повзунка. Найбільш популярними є резистори типу СП, ОСП, СПЕ та СП3. На малюнку нижче показано потенціометр типу СП3-4 з підковоподібним резистивним елементом.
Вітчизняною промисловістю випускалися потенціометри типу СПО, які мають резистивний елемент впресований у дугоподібну канавку. Корпус такого резистора виконаний з кераміки, а для захисту від пилу, вологи та механічних пошкоджень, а також для електричного екранування весь резистор закривається металевим ковпачком.
Потенціометри типу СПО мають велику зносостійкість, нечутливі до перевантажень і мають невеликі розміри, але у них є недолік - складність отримання нелінійних функціональних характеристик. Ці резистори досі ще можна зустріти у старій вітчизняній радіоапаратурі.
1.2. Дротяні.
У дротяних Потенціометри опір створюється високоомним проводом, намотаним в один шар на кільцеподібному каркасі, по ребру якого переміщається рухомий контакт. Для отримання надійного контакту між щіткою та обмоткою контактна доріжка зачищається, полірується, або шліфується на глибину до 0,25 d.
Пристрій та матеріал каркасу визначається виходячи з класу точності та закону зміни опору резистора (про закон зміни опору буде сказано нижче). Каркаси виготовляють із пластини, яку після намотування дроту згортають у кільце, або ж беруть готове кільце, на яке укладають обмотку.
Для резисторів з точністю, що не перевищує 10 – 15%, каркаси виготовляють із пластини, яку після намотування дроту згортають у кільце.Матеріалом для каркасу є ізоляційні матеріали, такі як гетинакс, текстоліт, склотекстоліт, або метал – алюміній, латунь тощо. Такі каркаси прості у виготовленні, але не забезпечують точних геометричних розмірів.
Каркаси з готового кільця виготовляють із високою точністю та застосовують в основному для виготовлення потенціометрів. Матеріалом для них є пластмаса, кераміка або метал, але недоліком таких каркасів є складність виконання обмотки, так як для її намотування потрібне спеціальне обладнання.
Обмотку виконують проводами із сплавів з високим питомим електричним опором, наприклад, константан, ніхром або манганін в емалевій ізоляції. Для потенціометрів застосовують дроти зі спеціальних сплавів на основі благородних металів, що мають знижену окислюваність і високу зносостійкість. Діаметр дроту визначають, виходячи з допустимої щільності струму.
2. Основні параметри змінних резисторів.
Основними параметрами резисторів є повний (номінальний) опір, форма функціональної характеристики, мінімальний опір, номінальна потужність, рівень шумів обертання, зносостійкість, параметри, що характеризують поведінку резистора при кліматичних впливах, а також розміри, вартість тощо. Однак при виборі резисторів найчастіше звертають увагу на номінальний опір та рідше на функціональну характеристику.
2.1. Номінальний опір.
Номінальний опір резистора вказується з його корпусі. Згідно з ГОСТ 10318-74 переважними числами є 1,0; 2,2; 3,3; 4,7 Ом, кілом або мегаом.
У зарубіжних резисторів кращими числами є 1,0; 2,0; 3,0; 5.0 Ом, кілоом та мегаом.
Допустимі відхилення опорів від номінального значення встановлені в межах ±30%.
Повним опором резистора вважається опір між крайніми висновками 1 та 3.
2.2.
Потенціометри одного і того ж типу можуть відрізнятися функціональною характеристикою, що визначає за яким законом змінюється опір резистора між крайнім та середнім виводом при повороті ручки резистора. лінійні і нелінійні: у лінійних величина опору змінюється пропорційно руху струмознімач, у нелінійних вона змінюється за певним законом.
Існують три основні закони: А - Лінійний, Б - Логарифмічний, У — Назад Логарифмічний (Показовий) Так, наприклад, для регулювання гучності в звуковідтворювальній апаратурі необхідно, щоб опір між середнім та крайнім виведенням резистивного елемента змінювався зворотного логарифмічного закону (В). Тільки в цьому випадку наше вухо здатне сприймати рівномірне збільшення або зменшення гучності.
Або у вимірювальних приладах, наприклад, генераторах звукової частоти, де як частотозадаючі елементи використовуються змінні резистори, також потрібно, щоб їх опір змінювалося логарифмічному (Б) або зворотного логарифмічного закону. І якщо цю умову не виконати, то шкала генератора вийде нерівномірною, що ускладнить точну установку частоти.
Резистори з лінійної характеристикою (А) застосовуються в основному в дільниках напруги як регулювальні або підстроювальні.
Залежність зміни опору від кута повороту ручки резистора кожного закону показано на графіці нижче.
Для отримання потрібної функціональної характеристики великих змін у конструкцію потенціометрів не вносяться. Так, наприклад, у дротяних резисторах намотування проводу ведуть зі змінним кроком або сам каркас роблять ширини, що змінюється. У дротяних потенціометрах змінюють товщину або склад резистивного шару.
На жаль, регульовані резистори мають відносно невисоку надійність та обмежений термін служби. Часто власникам аудіоапаратури, що експлуатується тривалий час, доводиться чути шарудіння та тріск з гучномовця при обертанні регулятора гучності. Причиною цього неприємного моменту є порушення контакту щітки з шаром шару резистивного елемента або знос останнього. Ковзний контакт є найбільш ненадійним і вразливим місцем змінного резистора і є однією з головних причин виходу деталі з ладу.
3. Позначення змінних резисторів на схемах.
На важливих схемах змінні резистори позначаються як і і постійні, лише до основного символу додається стрілка, спрямовану середину корпусу. Стрілка позначає регулювання та водночас вказує, що це середній висновок.
Іноді виникають ситуації, коли до змінного резистора пред'являються вимоги надійності та тривалості експлуатації. У цьому випадку плавне регулювання замінюють ступінчастим, а змінний резистор будують на базі перемикача з кількома положеннями. До контактів перемикача підключають резистори постійного опору, які вмикатимуться в ланцюг при повороті ручки перемикача.І щоб не захаращувати схему зображенням перемикача з набором резисторів, вказують лише символ змінного резистора зі знаком ступінчастого регулювання. А якщо є необхідність, то додатково вказують і кількість щаблів.
Для регулювання гучності та тембру, рівня запису в звуковідтворювальній стереофонічній апаратурі, регулювання частоти в генераторах сигналів і т.д. застосовуються здвоєні потенціометри, опір яких змінюється одночасно при повороті загальної осі (движка). На схемах символи резисторів, що входять в них, розташовують якомога ближче один до одного, а механічний зв'язок, що забезпечує одночасне переміщення движків, показують або двома суцільними лініями, або однією пунктирною лінією.
Приналежність резисторів до одного здвоєного блоку вказується відповідно до їх позиційного позначення в електричній схемі, де R1.1 є першим за схемою резистором здвоєного змінного резистора R1, а R1.2 - Другим. Якщо ж символи резисторів виявляться на великій відстані один від одного, то механічний зв'язок позначають відрізками пунктирної лінії.
Промисловістю випускаються здвоєні змінні резистори, у яких кожним резистором можна керувати окремо, тому що вісь одного проходить усередині трубчастої осі іншого. У таких резисторів механічний зв'язок, що забезпечує одночасне переміщення, відсутня, тому на схемах її не показують, а приналежність до здвоєного резистори вказують згідно з позиційним позначенням в електричній схемі.
У переносній побутовій аудіоапаратурі, наприклад, приймачах, плеєрах і т.д., часто використовують змінні резистори з вбудованим вимикачем, контакти якого задіюють для подачі живлення в схему пристрою. У таких резисторів перемикаючий механізм поєднаний з віссю (ручкою) змінного резистора і при досягненні ручкою крайнього положення впливає на контакти.
Як правило, на схемах контакти вмикача розташовують біля джерела живлення в розрив дроту живлення, а зв'язок вимикача з резистором позначають пунктирною лінією і точкою, яку розташовують у однієї зі сторін прямокутника. При цьому мається на увазі, що контакти замикаються під час руху від точки, а розмикаються під час руху до неї.
4. Підстроювальні резистори.
Підстроювальні резистори є різновидом змінних і служать для разового та точного налаштування радіоелектронної апаратури в процесі її монтажу, налагодження або ремонту. Як підстроювальні використовують як змінні резистори звичайного типу з лінійною функціональною характеристикою, вісь яких виконана «під шліц» і забезпечена стопорним пристроєм, так і резистори спеціальної конструкції з підвищеною точністю установки величини опору.
В основній своїй масі підстроювальні резистори спеціальної конструкції виготовляють прямокутної форми з плоским або кільцевим резистивним елементом. Резистори з плоским резистивним елементом (а) мають поступальне переміщення контактної щітки, що здійснюється мікрометричним гвинтом. У резисторів з кільцевим резистивним елементом (б) переміщення контактної щітки здійснюється черв'ячною передачею.
При великих навантаженнях використовуються відкриті циліндричні конструкції резисторів, наприклад, ПЕВР.
На важливих схемах подстроечные резистори позначаються як і змінні, лише замість знака регулювання використовується знак підстроювального регулювання.
5. Включення змінних резисторів у електричний ланцюг.
В електричних схемах змінні резистори можуть застосовуватися як реостату (регульованого резистора) або як потенціометра (Дільник напруги). Якщо електричної ланцюга необхідно регулювати струм, то резистор включають реостатом, якщо напруга, включають потенціометром.
При включенні резистора реостатом задіють середній та один крайній висновок. Однак таке включення не завжди переважно, так як у процесі регулювання можлива випадкова втрата середнім висновком контакту з резистивним елементом, що спричинить небажаний розрив електричного ланцюга і, як наслідок, можливий вихід з ладу деталі або електронного пристрою в цілому.
Щоб виключити випадковий розрив ланцюга, вільний висновок резистивного елемента з'єднують з рухомим контактом, щоб при порушенні контакту електричний ланцюг завжди залишався замкнутим.
На практиці включення реостатом застосовують тоді, коли хочуть змінний резистор використовувати як додатковий або струмообмежуючий опір.
При включенні резистора потенціометром задіяні всі три висновки, що дозволяє його використовувати дільником напруги. Візьмемо, наприклад, змінний резистор R1 з таким номінальним опором, який гаситиме практично всю напругу джерела живлення, що приходить на лампу HL1.Коли ручка резистора викручена в крайнє верхнє за схемою положення, опір резистора між верхнім і середнім висновками мінімально і вся напруга джерела живлення надходить на лампу, і вона світиться повним розжаренням.
У міру переміщення ручки резистора вниз опір між верхнім і середнім висновком буде збільшуватися, а напруга на лампі поступово зменшуватиметься, через що вона світитиме не в повний розжар. А коли опір резистора досягне максимального значення, напруга на лампі впаде практично до нуля, і вона згасне. Саме за таким принципом відбувається регулювання гучності в звуковідтворюючу апаратуру.
Цю ж схему дільника напруги можна зобразити трохи інакше, де змінний резистор замінюється двома постійними R1 і R2.
Ну ось, в принципі і все, що хотів сказати про резисторах змінного опору. У заключній частині розглянемо особливий тип резисторів, опір яких змінюється під впливом зовнішніх електричних та неелектричних факторів – нелінійні резистори.
Успіхів!
Література:
В. А. Волгов - "Деталі та вузли радіоелектронної апаратури", 1977 р.
В. В. Фролов - "Мова радіосхем", 1988 р.
М. А. Згут - «Умовні позначення та радіосхеми», 1964 р.
