Сопротивление в движении: что нужно знать о переменных резисторах. Последовательное и параллельное соединение резисторов Как понизить сопротивления переменного резистора
Для любого радиолюбителя резистор – деталь, которая нужна практически в каждой даже простейшей схеме. В тривиальной ситуации сопротивление – это катушка из провода, который плохо проводит электрический ток, в качестве металла часто используют константан.
Для переменного или постоянного резистора в экспериментальных целях можно использовать графит, стержень из которого находится внутри простого карандаша. Он имеет неплохую электропроводность. Поэтому для самодельного резистора нужен тонкий его слой, который можно нанести на бумагу и комбинировать нужное сопротивление до нескольких сотен килоом.
Базируясь на свойствах графита построим работающую модель резистора на бумажном носителе. При этом будем исходить из простой арифметики: чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.
На фото ниже индикатор показывает в мегаомах.
На табло видно, что полоса графита, которая в 2 раза длиннее, имеет, соответственно, в 2 раза больший показатель сопротивления. Обратите внимание, что ширина полос одинакова.
Широкий проводник имеет меньшее сопротивление.
Полоску из графита, нанесенную на бумагу, легко превратить в экспериментальный переменный резистор, или, иначе назовем его – реостат.
Идея отлично подойдет для уроков физики. Использован материал с сайта samodelnie.ru
применяется для увеличения сопротивления. Т.е. когда резисторы соединены последовательно, общее сопротивление равняется сумме сопротивлений каждого резистора. Например, если резисторы R1 и R2 соединены последовательно, их общее сопротивление высчитывается по формуле:
R = R1 + R2 .
Это справедливо и для большего количества соединённых последовательно резисторов:
R = R1 + R2 + R3 + R4 + ... + Rn .
Цепь из последовательно соединённых резисторов будет всегда иметь сопротивление большее , чем у любого резистора из этой цепи.
При последовательном соединении резисторов изменение сопротивления любого резистора из этой цепи влечёт за собой как изменение сопротивления всей цепи так и изменение силы тока в этой цепи.
Параллельное соединение резисторов (формула)
Необходимо для уменьшения общего сопротивления и, как вариант, для увеличения мощности нескольких резисторов по сравнению с одним.
Расчет параллельного сопротивления
Расчет параллельного сопротивления двух параллельно соединённых резисторов R1 и R2 производится по следующей формуле:Параллельное соединение трёх и более резисторов требует более сложной формулы для вычисления общего сопротивления:
Сопротивление параллельных резисторов
| 1 | = | 1 | + | 1 | + | 1 | + ... |
| R | R1 | R2 | R3 |
Как видно, вычислить сопротивление двух параллельных резисторов значительно удобнее.
Сопротивление параллельно соединённых резисторов будет всегда меньше, чем у любого из этих резисторов.
Часто используют в случаях, когда необходимо сопротивление с большей мощностью. Для этого, как правило, используют резисторы с одинаковой мощностью и одинаковым сопротивлением. Общая мощность, в таком случае, вычисляется умножением мощности одного резистора на количество параллельно соединённых резисторов.
Например: десять резисторов номиналом 1 КОм и мощностью 1 Вт каждый, соединённые параллельно будут иметь общее сопротивление 100 Ом и мощность 10 Вт.
При последовательном соединении мощность резисторов также складывается. Т.е. в том же примере, но при последовательном соединении, общее сопротивление будет равно 10 КОм и мощность 10 Вт.
- Перевод
Регулировка громкости звуковой системы, фиксация положения пальца на сенсорном экране и определение появления в автомобиле человека – вот всего лишь несколько примеров использования переменных резисторов в повседневной жизни. Возможность изменять сопротивление – это возможность взаимодействовать, поэтому переменные резисторы можно найти во множестве вещей. (Всё, что необходимо знать о постоянных резисторах, описано в предыдущей статье).
Принципы одинаковы, но способов разделения напряжения существует довольно много. Рассмотрим, что лежит в основе верньеров, реостатов, мембранных потенциометров, резистивных сенсорных экранов, а также датчиков изгиба и растяжения.
Потенциометр
Потенциометры, по сути – это делители напряжения. Это метод разделения заданного напряжения на меньшие значения. Согласно схеме, у потенциометра (серый) есть три точки соединения. Средняя – переменная (обозначена стрелкой), и она контактирует с материалом резистора внутри где-то в одной из точек протяжённого резистора.
Напряжение между регулируемой точкой и одной из оставшихся (концов резистора) определяется сопротивлением между ними. Если соединены только две точки, тогда у нас получится переменный резистор, или реостат.
На фото – потенциометр с цилиндрической поворотной ручкой. Круглая пластиковая ручка громкости на вашей звуковой системе прячет один из таких потенциометров. Обратите внимание на три контакта, из которых средний соединён с переменной точкой. На фото изображён новый потенциометр. А вот статья о том, как я использовал такое устройство на усилителе, сделанном из банки из-под арахисового масла.
Как меняется сопротивление потенциометра
У потенциометров может быть линейный или логарифмический диапазон сопротивления. Линейный означает, что при повороте ручки сопротивление меняется линейно. Если повернуть её на четверть, сопротивление изменится на четверть.
Но если так будет с ручкой громкости, нашим ушам покажется, что громкость растёт слишком быстро; так происходит из-за особенностей восприятия звуков мозгом. Поэтому для ручки громкости лучше использовать потенциометр, чьё сопротивление меняется логарифмически. На графике показано, как меняется громкость при повороте ручки, как для линейного, так и для логарифмического потенциометра. Некоторые потенциометры обеспечивают лишь псевдо-логарифмический рост, и они дешевле тех, что дают настоящий логарифм. Они состоят из двух линейных частей, встречающихся на 50% поворота. Их работа также отражена на графике.
Логарифмическое поведение достигается изменением формы резистивного элемента – его ширина меняется по всей длине. Поэтому потенциометры часто делят на линейно сужающиеся и логарифмически сужающиеся.
Ещё одна разновидность потенциометра – подстроечное сопротивление, или триммер. Они меньше размером, и используются на электронных платах. Подстраиваются одни обычно один раз, или очень редко – только для калибровки схемы.
Триммеры
Эквалайзер
Не все потенциометры работают с вращением. Они могут быть сделаны и в форме ползунов, как на фото с эквалайзером. Такие ползуны подвержены попаданию грязи, нарушающей их работу – именно такая проблема появилась у клавиатуры на фото (это моя клавиатура, и её ползуны действительно трудно передвигать).
Реостат
Как я уже упомянул, при подсоединении только двух контактов потенциометр часто называют реостатом. Реостаты обычно используются для больших токов, и, конечно же, не только для регулировки громкости.Чтобы работать с большими токами, они обычно делаются при помощи провода, намотанного на изолированный сердечник, по которому ходит скользящий контакт. Вспомним символ потенциометра, у которого использовано три контакта. Поскольку здесь мы подключаем два контакта, мы используем другой символ; сопротивление со стрелочкой (не подсоединённой) поперёк. На изображении ниже вы можете видеть два варианта этого символа – по стандартам IEEE и IEC.
Мембранный потенциометр
Мембранный потенциометр состоит из гибкой диэлектрической, часто прозрачной мембраны с присоединённой снизу полоской сопротивления.
Ниже её находится основание, на поверхности которого нанесена токопроводящая дорожка. Когда палец, или другой объект прикасается к мембране, полоска устанавливает контакт с дорожкой. В результате на контактах полоски появляется напряжение. Оно зависит от того, в каком месте полоска соприкоснулась с дорожкой. Схема тут та же, что и самая первая схема на странице для потенциометра.
Сопротивление мембранного потенциометра SoftPot с сайта Sparkfun меняется линейно от 100 Ом до 10 кОм с номинальной мощностью в 1 Вт.
В случае, когда контакт не постоянен (например, он возникает только при нажатии пальцем), в схеме необходим подтягивающий резистор (к примеру, 100 кОм). Но у некоторых мембранных потенциометров есть магнит или скользящий контакт, всегда давящий на мембрану и поддерживающий постоянный контакт.
Резистивный сенсорный экран
Резистивный сенсорный экран похож на мембранный потенциометр, только резистивный материал есть на обоих его слоях, причём материал прозрачный. Передняя мембрана гибкая и также прозрачная, так что палец или стилус может надавить на неё и создать контакт. Технология использовалась в некоторых дешёвых карманных компьютерах или детских игрушках. Она всё ещё применяется, но революция смартфонов произошла благодаря ёмкостным экранам, не требующим гибкой мембраны.
Для 4-проводного резистивного сенсорного экрана напряжение подаётся на верхний слой, а результат считывается с нижнего, и таким образом считывается координата X. Затем всё происходит наоборот и получается координата Y. Всё это происходит за миллисекунды, и опрос экрана проводится непрерывно.
Все подсчёты ведутся вспомогательным контроллером. Резистивные экраны не такие отзывчивые, как ёмкостные, и для высокой точности обычно требуется стилус. Используются в очень дешёвых смартфонах.
Датчик давления
Датчики давления состоят из токопроводящего полимера, в котором есть проводящие и непроводящие частицы. Он расположен между двумя проводниками, переплетёнными, но не соединёнными. Прижимание полимера к проводникам создаёт контакт. Увеличение силы или площади нажатия увеличивает проводимость и уменьшает сопротивление. Без нажатия сопротивление конструкции может быть более 1 МОм, а точность обычно составляет около 10%. Этого достаточно для использования в музыкальных инструментах, протезах, датчиках наличия человека в машине и портативной электроники.
Гибкие и растяжимые датчики
Гибкий датчик – это резистивный материал, например, углерод, нанесённый на гибкую мембрану. При изгибании датчика материал растягивается и сопротивление увеличивается пропорционально радиусу изгиба. Судя по одной из спецификаций, сопротивление плоского датчика в 10 кОм может удваиваться при сгибании его на 180 градусов, когда оба конца соединяются. Распространённый пример – пальцы в игровых перчатках, такие, как в контроллере Nintendo Power Glove (в одном из проектов его хакнули для управления квадрокоптером). Сгибание пальцев приводит к изменению сопротивления, показывающему степень сгиба.
Датчик растяжения работает по тому же принципу, только его сопротивление увеличивается при растяжении. Резиновый шнур с углеродом выглядит, как шнур для банджи. Судя по одному примеру с Adafruit, 6-дюймовый шнурок сопротивлением 2,1 кОм при растяжении до 10" меняет сопротивление до 3,5 кОм. Ещё один пример – проводящая нить из стальных волокон, смешанных с полиэстером, а ещё бывают датчики в виде резинок или ремней.
Как ни крути, но если Вы не знаете обозначения элементов на схемах и вообще не знаете, что такое радиосхема, то Вы - не электронщик! Но это дело поправимо, не переживайте;-). Начинаю цикл статей про виды и обозначения на схемах радиоэлементов. Начнем с самого распространненого радиоэлемента - резистора .
Радиоэлемент "резистор" имеет важное свойство - сопротивление электрическому току. Резисторы бывают постоянными и переменными. В жизни постоянные резисторы могут выглядеть примерно вот так:
Слева мы видим резистор, который рассеивает очень большую мощность, поэтому он такой большой. Справа мы видим маленький крохотный SMD резистор, который рассеивает очень маленькую мощность, но при этом отлично выполняет свою функцию. Про то, как определить сопротивление резистора, можно прочитать в статье Маркировка резисторов. А вот так выглядит на электрических схемах :
Наше отечественное изображение резистора показывают прямоугольником (слева), а заморский вариант (справа), или как говорят - буржуйский, используется в иностранных радиосхемах.
А вот так выглядит маркировка мощности на них:
Переменные резисторы выглядят как-то так:
Что такое резистор
Резисторы производят, в основном, в виде трубок из фарфора или керамики с металлическими выводами на обоих концах. На поверхности трубок может быть нанесен, например, слой углерода (у углеродных резисторов) или даже очень тонкий слой драгоценного металла (у металлизированных резисторов).
Так же резистор может быть выполнен из проволоки с высоким удельным сопротивлением (проволочные резисторы).
Основным параметром резистора является его постоянное сопротивление. В области больших частот у резистора, помимо сопротивления, появляются такие характеристики, как емкость и. Эти параметры резистора можно представить в виде следующей модели:
- R = сопротивление резистивного материала,
- CL = собственная емкость резистора,
- LR = индуктивность резистора,
- LS = индуктивность его выводов.
Здесь видно, что резистор имеет помимо собственного сопротивления еще и составляющие индукции и емкости. При применении в цепях переменного тока эти характеристики играют роль реактивного сопротивления, который в сочетании с собственным сопротивлением создают дополнительное сопротивление в схеме, которое в некоторых случаях необходимо учитывать.
Основными параметрами резисторов являются:
- Номинальное сопротивление - дано с учетом больших допустимых отклонений, содержащихся в диапазоне 0,1…20%.
- Номинальная мощность – максимально допустимая мощность рассеивания.
Номинальное напряжение – равно наибольшему напряжению, которое не вызывает изменения в свойствах резистора, и, в частности его повреждения. Номинальные значения напряжений для большинства резисторов составляет от нескольких десятков до нескольких сотен вольт.
На основании размера резистивного слоя или сечения проволоки можно определить значение сопротивления. В электронных схемах, в основном, используются резисторы многослойные. В случае работы с большими значениями тока и мощности, используются проволочные резистор.
Резисторы многослойные металлизированные являются термически стабильными, они надежные в работе и имеют низкий уровень шума (важно в профессиональной электронике).
Единицей измерения сопротивления является Ом (символ омега), и в основном на схемах обозначается буквой – R.
Из закона Ома: сопротивление резистора в 1 Ом - это такое сопротивление, когда при напряжении на его выводах в 1 вольт через него протекает ток равный 1 амперу.
Номинальный ряд и цветовая маркировка резисторов
Большинство производимых в мире резисторов имеют сопротивление из так называемого номинального ряда (Е). Каждый из видов номинального ряда поделен на декады, и в каждой десятке есть 6 (ряд E6), 12(ряд E12), (ряд E24) 24 значения.
Эти значения в декаде подобраны так, что с учетом допуска, сопротивления двух соседних значений перекрывают друг друга, и благодаря этому вы можете подобрать любые промежуточные сопротивления.
Стандартные допуски сопротивления резисторов равны 5, 10 или 20%. Соседние значения пересекаются в следующих случаях:
- для ряда E6 с 20% допуском,
- для ряда E12 с 10% допуском,
- для ряда Е24 с 5% допуском.
Величина сопротивления и отклонение отмечаются на резисторе в виде нескольких цветных колец (или точек). Первые цветные кольца (2 или 3) определяют значение в Ом, а последнее кольцо – допуск (отклонение).У небольших резисторов, как правило, величина сопротивления, допуск и температурный коэффициент (ТКС) иногда наносится с помощью 4…6 цветных полос. Более подробно о цветовой маркировки резисторов читайте.
В типоразмер и мощность резисторов
Как известно, напряжение, поданное на резистор, вызывает протекание в нем тока, а значит, на таком резисторе выделяется определенная часть мощности в виде тепла. Для исправного функционирования, это тепло резистор должен рассеивать в окружающее пространство. Эта его способность напрямую зависит его размеров.
В электротехнике, электронике, физике встречается такое понятие, как резистор. Это довольно распространенный элемент электронных схем. Тем, кто не сталкивался с принципами радиотехники, тяжело разобраться в большом количестве составляющих систем любого прибора. Для начала следует понять принцип работы такого простого и широко распространенного элемента, как резистор. Без него не функционирует практически ни одна электросхема.
Что такое резистор
Это название берет свое начало от англ. resist, что переводится как «сопротивляться». Поэтому резистор еще называют сопротивлением.
Опираясь на такие обозначения, а также на расчет мощности цепи, подбирают требуемое оборудование.
Крепление резисторов
Резистор - это электротехнический элемент, который чаще всего имеет два выхода для подсоединения к схеме. Существуют также разновидности оборудования с тремя выводами. Их можно встретить среди переменных и подстроечных резисторов.
Используются также специальные их разновидности, имеющие отводы. Обычно их несколько.
В современной электронике все чаще применяются резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа. Они выглядят как крохотные детали прямоугольной формы и не имеют привычных проволочных выводов. Вместо этого для подключения подобной детали предназначены две полоски из металла, расположенные по краям резистора.
Поверхностный монтаж производится путем припаивания элемента сопротивления на печатные проводники, находящиеся на плате.
Популярность подобных деталей объясняется их минимальными размерами , что соответствует современным требованиям электротехнического оборудования. Их маркировка имеет отличную от проволочных резисторов систему.
Роль резисторов в схеме
Резистор - это элемент, который может выполнять в электросхеме различные функции . Самыми распространенными являются токоограничивающая, стягивающая и разделительная роль.
Токоограничивающий резистор представляет собой прибор, предназначенный для обеспечения требуемой силы тока, при которой компонент оборудования будет функционировать бесперебойно.
Стягивающий (растягивающий) резистор применяют на входе логических компонентов схемы, которым важно знать только наличие или отсутствие напряжения (логическая единица или ноль). Резистор в подобной схеме нужен для обеспечения нормальной работы системы, чтобы она не оставалась в подвешенном состоянии. Нежелательный ток, поступающий извне на вход, будет при помощи стягивающего резистора уходить в землю. Это гарантирует определение входом позиции "логический ноль".
Делитель напряжения требуется для взятия только определенной части тока, необходимой для правильной работы электрокомпонента.
Маркировка
Существует определенный принцип выделения основных качеств резисторов. Его широко применяют во всем мире.
Резистор - это (фото представлено ниже) небольшая деталь, имеющая цветовую или знаковую маркировку.
Главной характеристикой детали электросхемы является ее сопротивление, поэтому именно данный показатель определен на корпусе. Буквенные обозначения характеризуют систему измерений: R - омы, К - килоомы, М - мегаомы.
В последнее время многие производители переходят на другой тип маркировки - цветовой. Он проще в нанесении при больших объемах производства.
Самые точные резисторы имеют до 6 цветов на корпусе. Две первые полосы соответствуют номиналу напряжения.
Рассмотрев, что собой представляет элемент сопротивления в схеме приборов различной техники , следует сделать вывод, что резистор - это оборудование, обеспечивающее всю систему необходимой для работы силой тока.
Электрическая схема практически любого современного прибора имеет резисторы. Они могут быть разных видов . Их функции также разнообразны. Что такое резистор, следует знать каждому даже начинающему радиолюбителю. А также любому человеку, решившему самостоятельно отремонтировать какой-нибудь прибор или бытовую технику.
С английского резистор переводится как сопротивление. Это пассивный элемент цепи, который, благодаря своим свойствам, обеспечивает нужное напряжение и регулирует значение тока.
Чтобы понять, что такое резистор, следует обладать хотя бы самыми общими представлениями об электрике. Сопротивление измеряется в Омах. Оно связано зависимостью с напряжением и силой тока. Проводник обладает сопротивлением 1 Ом, если к концам его приложено напряжение 1 В, и по нему протекает ток силой в 1 А. Поэтому резистор является управлением другими параметрами электрической системы.
Поэтому такой элемент контролирует и ограничивает ток. В цепи резистор может делить напряжение. Характеристиками резистора являются величина номинального сопротивления и мощность, которая показывает, какое количество энергии он способен рассеять без перегрева.
Виды резисторов
Все резисторы разделяют на три большие группы. Они могут быть переменными, постоянными и подстроечными.
Сопротивление резистора постоянного типа существенно не меняется в зависимости от условий извне. Небольшие отклонения от номинального значения могут быть вызваны изменением температуры, внутренними шумами, а также скачками электричества.
Переменные резисторы могут произвольно менять сопротивление. Для этого прибор обычно имеет поворачивающуюся ручку или ползунок (например, в радиоприемнике - регулятор силы звука). Он позволяет плавно менять параметры цепи.
Подстроечный резистор имеет винт со шлицом для регулировки тока в цепи. Его характеристики меняют довольно редко.
Полупроводниковые резисторы
Существуют резисторы, которые меняют свои свойства под воздействием окружающей среды. К ним относятся терморезисторы, варисторы и фоторезисторы. Сопротивление резистора подобного типа меняется только под воздействием определенных факторов.
Терморезистор уменьшает или увеличивает свое сопротивление при увеличении температуры. Это свойство используют в некоторых видах приборов, например, в саморегулирующихся обогревательных кабелях для водопроводов, труб.
Варисторы уменьшают свою проводимость тока при увеличении напряжения. Их применяют для защиты, стабилизации и регулировки электрических величин.
Фоторезисторы реагируют на солнечный свет или на электромагнитное излучение. Чаще всего используют подобные устройства с положительным фотоэффектом. При попадании на него излучения резистор уменьшает свою силу сопротивления. Такие элементы часто применяют в датчиках, реле, счетчиках.
Резистор в цепи является пассивным элементом. Он не накапливает, а поглощает энергию таких двух составляющих, как сила тока и напряжение.
Резистор не меняет параметры в зависимости от частоты протекающего через него тока. Он одинаково работает как в цепи постоянного, так и переменного тока низкой и высокой частотности. Единственным исключением считаются проволочные разновидности, которые обладают индуктивностью.
Резистор - линейный элемент. В зависимости от типа соединения в цепи различают параллельные и последовательные резисторы. Их суммарное сопротивление при последовательном соединении равняется их сумме.
Несколько сложнее производится расчет второго типа соединения. Параллельные резисторы суммируют по величинам обратно пропорциональных сопротивлению. Эти величины еще называют проводимостью.
Все элементы сопротивления электрической системы, выпускаемые по ГОСТу, объединяются в серии. Они составляют номинальный ряд, который увеличивается путем умножения исходного показателя на 1, 10, 100, 1 кОм, 10 кОм и т. д. Если в ряду есть значения 3, 5, то продолжение ряда считается в десятках - 35, в сотнях - 350.
Номиналы резисторов в пределах ряда по количеству серий отвечают типу точности, выбранной производителем. Самая популярная серия Е24 включает в себя 24 базовых показателя сопротивления резистора. Ее точность - ±5%.
Обозначение номиналов резисторов в схеме имеет определенный вид. Так, если сопротивление рассчитано в Омах, то за числом может стоять буква Е или вообще ничего. Если же значение указано в килоомах, то за ним может стоять буква к. Число сопротивления в МОм обозначения имеет букву М.
Маркировка
Резисторы с малой мощностью имеют и небольшие габариты.
А в современной технике используют чаще всего именно такие приборы. Обозначение резисторов можно нанести на корпус, только прочитать его будет крайне тяжело.
Чтобы хоть как-то сократить надпись, стали применять буквенные обозначения, которые ставят сзади числа для десятичных значений и впереди числа для сотен.
Американские резисторы маркируют тремя цифрами. Первые две из них обозначают номиналы резисторов, а третья - количество нулей десятков, добавляемых к значению.
Однако в процессе производства нередки случаи, когда маркировка оказывается нанесенной на сторону, повернутую к плате. Поэтому используют и другие типы обозначений.
Цветовая маркировка
Чтобы свойства, присущие резистору, можно было определить со всех сторон, стали применять цветовую маркировку.
Резисторы с допустимым изменением параметров в 20% обозначают тремя линиями. Если это прибор средней точности (5-10% погрешность), используют всего 4 маркера. Самые точные экземпляры имеют обозначение резисторов в виде 5-6 полос.
Две первые из них соответствуют номиналу детали. Если полос четыре, то третья из них говорит о десятичном множителе первых двух полос. При этом четвертый маркер говорит о точности резистора.
Если полос всего пять, то третья из них - это третий знак сопротивления, четвертая - степень показателя, а пятая - точность. Шестая полоса указывает на температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
Считают полосы с той стороны, где они ближе находятся к краю. Если это четырехполосные разновидности, последними всегда идут золотая или серебряная полосы.
Разновидности по технологии изготовления
Чтобы глубже вникнуть в вопрос, что такое резистор, следует рассмотреть его виды по способу производства.
Проволочные резисторы чаще всего имеют высокий уровень индуктивности. Их изготавливают путем намотки на каркас проволоки.
Пленочные металлические резисторы являются наиболее распространенным типом. На пластиковый сердечник наносится тонкая пленка из металла. На концы конструкции надеты колпачки, к которым подведены проволочные выводы. Ток в резисторе этого типа встречает большее сопротивление при прорезе в керамическом сердечнике винтовой канавки.
Металлофольговые экземпляры при производстве выполняют из тонкой ленты. Угольные резисторы используют сопротивление графита. Интегральные виды выполнены на основе слаболегированного проводника. Такие резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперных показателей. Их применяют в интегральных микросхемах. В этом случае использовать резисторы другого вида не технологично или даже нереально.
Резисторы с низким ТКС и уровнем шумов
К резисторам с низким ТКС относятся углеродистые и бороуглеродистые разновидности.
Углеродистые резисторы работают на основе пленки пиролитического углерода. Они имеют повышенную стабильность параметров. Их небольшой ТКС имеет отрицательный характер. Резисторы стойкие к импульсным нагрузкам.
Бороуглеродистые разновидности имеют в слое проводника некоторое количество бора. Это позволяет максимально уменьшить ТКС.
Низкий уровень шумов имеют металлопленочные и металлоокисные резисторы. У них хорошая частотная характеристика и стойкость к температурным колебаниям. ТКС может быть как положительным, так и отрицательным.
Ознакомившись с понятием, что такое резистор, можно правильно выбрать и применять этот элемент электрической системы. Являясь одними из наиболее часто применяющихся, они встречаются практически во всех сферах деятельности человека. Их функции очень разнообразны. Существующие разновидности предоставляют широкий выбор подобных изделий. При этом, имея некоторое представление о их конструкции, можно будет выполнить ремонт практически любого прибора или бытовой техники.
Друзья, всем привет! На дворе зима а календарь говорит мне, что будни перетекают в приятные праздничные выходные, так что самое время для новой статьи. Для тех кто меня не знает, скажу, что меня зовут Владимир Васильев и я веду вот этот самый радиолюбительский блог, так что добро пожаловать!
В мы разбирались с понятием электрического тока и напряжения. В ней буквально на пальцах я постарался объяснить что представляет собой электричество. В помощь применял некие «сантехнические аналогии».
Боле того, я наметил для себя написать ряд обучающих статей для совсем начинающих радиолюбителей- электронщиков, так что дальше будет больше - не пропустите.
Сегодняшняя статья будет не исключением, сегодня я постараюсь как можно подробнее осветить тему резисторов. Резисторы хоть и являются, наверно самыми простыми радиокомпонентами, но у начинающих могут вызвать массу вопросов. А отсутствие ответов на них может привести к полному бардаку в голове и привести к отсутствию мотивации и желанию развиваться.
Что такое сопротивление?
Резисторы обладают сопротивление, а что такое сопротивление? Постараемся с этим разобраться.
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вернемся снова к нашей сантехнической аналогии. Под действием силы тяжести или под действием давления насоса, вода устремляется от точки большего давления в точку с меньшим давлением. Так и электрический ток под действием напряжения течет из точки большего потенциала в точку с меньшим потенциалом.
Что может помешать движению воды по трубам? Движению воды может помешать состояние труб, по которым она бежит. Трубы могут быть широкими и чистыми, а могут быть загажены и вообще представлять собой печальное зрелище. В каком случае скорость водного потока будет больше? Естественно, что вода будет течь быстрее если ее движению не будет оказываться никакого сопротивления.
В случае с чистым трубопроводом так и будет, воде будет оказываться наименьшее сопротивление и ее скорость будет практически неизменной. В загаженной трубе сопротивление на водный поток будет значительным, и соответственно скорость движения воды будет не очень.
Хорошо, теперь переносимся из нашей водопроводной модели в реальный мир электричества. Теперь становится понятно, что скорость воды в наших реалиях представляет собой силу тока измеряемую в амперах. Сопротивление которое оказывали трубы на воду, в реальной токоведущей системе будет сопротивление проводов измеряемое в омах.
Как и трубы, провода могут оказывать сопротивление на ток. Сопротивление напрямую зависит от материала из которого сделаны провода. Поэтому совсем не случайно провода часто изготавливают из меди, так как медь имеет небольшое сопротивление.
Другие металлы могут оказывать очень большое сопротивление электрическому току. Так для примера, удельное сопротивление (Ом*мм²) нихрома составляет 1.1Ом*мм ². Величину сопротивления нетрудно оценить сравнив с медью у которой удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм ². Неплохо да?
При пропускании тока через материал с высоким сопротивлением , мы можем убедиться, что ток в цепи будет меньше, достаточно провести несложные замеры.
Как выглядит резистор?
В природе встречаются абсолютно различные резисторы. Есть резисторы с постоянным сопротивление, есть резисторы с переменным сопротивлением . И каждый вид резисторов находит свое применение. Так давайте остановимся и постараемся уделить вниманием некоторые из них.
Само название говорит о том, что они обладают постоянным фиксированным сопротивлением. Каждый такой резистор изготавливается с определенным сопротивлением, определенной рассеиваемой мощностью.
Рассеиваемая мощность - это еще одна характеристика резисторов, так же как и сопротивление. Мощность рассеяний говорит о том, какую мощность может рассеять резистор в виде тепла (вы наверное замечали, что резистор во время работы может значительно нагреваться).
Естественно, что на заводе не могут изготавливать резисторы абсолютно любые. Поэтому постоянные резисторы имеют определенную точность указываемую в процентах. Эта величина показывает в каких пределах будет гулять результирующее сопротивление.И естественно, чем точнее резистор, тем дороже он будет. Так зачем переплачивать?
Также сама величина сопротивления не может быть любой. Обычно сопротивление постоянных резисторов соответствует определенному номинальному ряду сопротивлений. Эти сопротивления обычно выбираются из рядов типо Е3, Е6, Е12,Е24
Как видите резисторы из ряда Е24 имеют более богатый набор сопротивлений. Но это еще не предел так как существуют номинальные ряды E48, E96, E192.
На электрических схемах постоянные резисторы обозначаются эдаким прямоугольником с выводами. На самом условном графическом обозначении может надписываться мощность рассеяния.
 |
Так изображается обычный постоянный резистор. Мощность рассеивания может не указываться |
 |
Резисторы с рассеиваемой мощностью 0,125 Вт |
 |
Это изображение резистора с мощностью рассевания 0,25 Вт. |
 |
Резистор с рассеиваемой мощностью 1 Вт |
 |
Резистор с рассеиваемой мощностью 2 Вт. |
Вы когда-нибудь обращали внимание на различные «крутилки» в старой аналоговой технике. Например, задумывались ли о том что вы крутите, прибавляя громкость в старом, возможно даже ламповом телевизоре?
Многие регуляторы и различные «крутилки»представляют собой переменные резисторы. Так же как и постоянные резисторы, переменные также имеют различную рассеивающую мощность. Однако их сопротивление может меняться в широких пределах.
Переменные резисторы служат для регулирования напряжения или тока в уже готовом изделии. Как я уже упоминал этим резистором может регулироваться сопротивление в схеме формирования звука. Тогда громкость звука будет меняться пропорционально углу поворота ручки резистора. Так сам корпус находится внутри устройства, а та самая крутилка остается на поверхности.
Более того, бывают еще и сдвоенные, строенные, счетверенные и так далее переменные резисторы. Обычно их применяют, когда нужно параллельное изменение сопротивления сразу в нескольких участках схемы.
Переменный резистор это очень хорошо, но что если нам нужно изменение или подстройка сопротивления лишь на этапе сборки изделия?
Переменный резистор нам в этом не очень подходит. Переменный резистор обладает меньшей точностью нежели постоянный. Это плата за возможность регулировки, в результате которой сопротивление может гулять в некоторых пределах.
Конечно на этапе налаживания изделия может применяться так называемый подборочный резистор. Это обычный постоянный резистор, только при монтаже он подбирается из кучки резисторов с близкими номиналами.
Подбор резисторов имеет место быть когда требуется регулировка параметров изделия и при этом требуется высокая точность работы (чтобы требуемый параметр как можно меньше плавал). Таким образом нужно чтобы резистор был как можно большей точностью 1% или даже 0,5%.
Так для подстройки параметров схемы чаще всего применяют подстроечные резисторы. Эти резисторы специально придуманы для этих целей. Подстройка осуществляется посредством тоненькой часовой отвертки, причем после достижения требуемой величины сопротивления ползунок резистора часто фиксируют краской или клеем.
Формулы и свойства
При выборе резистора, помимо его конструктивной особенности , следует обращать внимания на основные его характеристики. А основными его характеристиками, как я уже упоминал, являются сопротивление и мощность рассеяния.
Между этими двумя характеристиками есть взаимосвязь. Что это значит? Вот допустим в схеме у нас стоит резистор с определенной величиной сопротивления. Но по каким-либо причинам мы выясняем, что сопротивление резистора должно быть значительно меньше того, что есть сейчас.
И вот что получается, мы ставим резистор с значительно меньшим сопротивлением и в соответствии с законом Ома мы можем получить небольшое западло.
Так как сопротивление резистора было большим, а напряжение в цепи у нас фиксированное, то вот что получилось. При уменьшении номинала резистора общее сопротивление в цепи упало, следовательно ток в проводах возрос.
Но что если мы поставили резистор с прежней мощностью рассеяния? При возросшем токе, новый резистор может и не выдержать нагрузки и умереть, его душа улетит вместе с клубком дыма из бездыханного тельца резистора
Выходит, что при номинале резистора 10 Ом, в цепи будет течь ток равный 1 А. Мощность которая будет рассеиваться на резисторе будет равняться
Видите какие грабли могут подстерегать на пути. Поэтому при выборе резистора, обязательно нужно смотреть его допустимую мощность рассеяния.
Последовательное соединение резисторов
А давайте теперь посмотрим как будут меняться свойства цепи при последовательном расположении резисторов. Итак у нас есть источник питания и далее стоят последовательно три резистора с различным сопротивлением.
Попробуем определить какой ток протекает в цепи.
Здесь хочется упомянуть, для тех кто не в теме, что электрический ток в цепи только один. Есть правило Кирхгофа, которое гласит что сумма токов втекающих в узел равно сумме токов вытекающих из узла. А так как в данной схеме у нас последовательное расположение резисторов и никаких узлов и в помине нет, то ясно, что ток будет один.
Для определения тока, нам нужно определить полное сопротивление цепи. Находим сумму всех резисторов показанных на схеме.
Полное сопротивление получилось равным 1101 Ом. Теперь зная что полное напряжение (напряжение источника питания)равно 10 В, а полное сопротивление равно 1101 Ом, тогда ток в цепи равняется I=U/R=10В/1101 Ом=0,009 А =9 мА
Зная ток мы можем определить напряжение, высаживаемое на каждом резисторе. Для этого также воспользуемся законом Ома. И получается напряжение на резисторе R1 будет равно U1=I*R1=0.009А*1000Ом=9В. Ну и тогда для остальных резисторов U2=0.9В, U3=0.09В. Теперь можно и проверить сложив все эти напряжения, ну и получив в результате значенье близкое напряжению питания.
Ах да вот вам и делитель напряжения. Если сделать отвод после каждого резистора то можно убедиться в наличии еще некоторого набора напряжений. Если при этом использовать равные сопротивления то эффект делителя напряжения будет еще более очевиден.
Кликните для увеличения
На изображении видно как меняется напряжение между разными точками -потенциалами.
Так как резисторы сами по себе являются хорошими потребителями тока, то понятно, что при использовании делителя напряжения, стоит выбирать резисторы с минимальными сопротивлениями. Кстати мощность расходуемая на каждом резисторе будет одинаковой.
Для резистора R1 мощность будет равняться P=I*R1=3.33A*3.33В=11,0889Вт. Округляем и получаем 11Вт. И каждый резистор естественно должен быть на это рассчитан. Потребляемая мощность всей цепи будет P=I*U=3.33A*10В=33,3Вт.
Сейчас я вам покажу какая мощность будет для резисторов имеющих разное сопротивление.
Кликните для увеличения
Мощность потребляемая всей цепочкой, изображенной на рисунке, будет равняться P=I*U=0.09A*10В=0,9Вт.
Теперь рассчитаем мощность потребляемую каждым резистором:
Для резистора R1: P=I*U=0.09A*0.9В=0,081Вт;
Для резистора R2: P=I*U=0.09A*0.09В=0,0081Вт;
Для резистора R3: P=I*U=0.09A*9В=0,81Вт.
Из этих наших расчетов становится понятной закономерность:
- Чем больше общее сопротивление цепочки резисторов, тем меньше будет ток в цепи
- Чем больше сопротивление конкретного резистора в цепи, тем большая мощность будет на нем выделяться и тем больше он будет греться.
Поэтому становится понятной необходимость подбирать номиналы резисторов в соответствии с их потребляемой мощностью.
Параллельное соединение резисторов
С последовательным расположение резисторов думаю более менее понятно. Так давайте рассмотрим параллельное соединение резисторов.
Здесь на этом изображении схемы показано различное расположение резисторов. Хотя в заголовке я упомянул о параллельном соединении, думаю наличие последовательно соединенного резистора R1 позволит нам разобраться в некоторых тонкостях.
Итак суть заключается в том что последовательная схема соединения резисторов является делителем напряжения, а вот параллельное соединение представляет собой делитель тока.
Рассмотрим это подробнее.
Ток течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Естественно, что ток из точки с потенциалом 10В стремится к точке нулевого потенциала - земле. Маршрут тока будет: Точка10В ->>точка А->>точка В->>Земля.
На участке пути Точка 10 -Точка А, ток будет максимальным, ну просто потому, что ток бежит по прямой и не разделяется на развилках.
Далее по правилу Кирхгофа, ток будет раздваиваться. Получается ток в цепи резисторов R2 и R4 будет одним а в цепи с резистором R3 другим. Сумма токов этих двух участков будет равняться току на самом первом отрезке (от источника питания до точки А).
Давайте рассчитаем эту схему и узнаем значение тока на каждом участке.
Для начала узнаем сопротивление участка цепи резисторов R2, R4
Значение резистора R3 нам известен и равен 100Ом.
Теперь находим сопротивления участка АВ. Сопротивление цепи резисторов, соединенных параллельно будет вычислено по формуле:
Ага, подставили в формулу наши значения для суммы резисторов R2 и R4 (Сумма равна 30 Ом и подставляется вместо формульной R1) и значение резистора R3 равное 100 Ом (Подставляется вместо формульной R2). Вычисленное значение сопротивления на участке АВ равняется 23 Ом.
Как видите выполнив несложные вычисления наша схема упростилась и свернулась и стала нам уже более знакомой.
Ну и полное сопротивление цепи будет равняться R=R1+R2=23Ом+1Ом=24Ом. Это мы нашли уже по формуле для последовательного соединения. Мы это рассматривали так что на этом останавливаться не будем.
Теперь ток на участке до разветвлений (участок Точка 10В ->>Точка А) мы сможем найти по формуле Ома.
I=U/R=10В/24Ом=0,42A . Получилось 0,42 ампера. Как мы уже обсуждали этот ток будет один на всем пути от точки максимального потенциала, до точки А. На участке А В, значение тока будет равно сумме токов с участков полученных после разделения.
Чтобы определить ток на каждом участке между точками А и В, нам нужно найти напряжение между точками А и В.
Оно как уже известно будет меньше напряжения питания 10В. Его мы найдем по формуле U=I*R=0.42A*23Ом=9,66В.
Как вы могли заметить полный ток в точе А (равный сумме токов параллельных участков) умножается на результирующее сопротивление запараллеленных (сопротивление резистора R1 мы не учитываем) участков цепи.
Теперь мы можем найти ток в цепи резисторов R2, R4. Для этого напряжение между точками А и В разделим на сумму этих двух резисторов. I=U/(R2+R4)=9.66В/ 30Ом=0,322А.
Ток в цепи резистора R3 тоже найти не сложно. I=U/R3=9.66В/100Ом=0,097А.
Как видите при параллельно соединении резисторов ток делится пропорционально значениям сопротивлений. Чем больше сопротивление резистора, тем меньше будет ток на этом участке цепи.
В тоже время напряжение между точками А и В, будет относиться к каждому из параллельных участков (напряжение U=9.66В мы использовали для расчетов и там и там).
Здесь хочется сказать как напряжение и ток распределяются по схеме.
Как я уже говорил ток до разветвления равен сумме токов после развилки. Впрочем умный мужик Кирхгоф нам это уже рассказывал.
Получается следующее: Ток I на развилке разделится на три I1, I2, I3, а затем снова воссоединится в I как было и в самом начале, получаем I=I1+I2+I3.
Для напряжения или разности потенциалов, что есть одно и тоже будет следующее. Разность потенциалов между точками А и С (далее буду говорить напряжение AC), не равна напряжениям BE, CF,DG. В тоже время напряжения BE, CF,DG , будут равны между собой. Напряжение на участке FH вообще равно нулю, так как напряжению просто не на чем высаживаться (нет резисторов).
Думаю тему параллельного соединения резисторов я раскрыл, но если есть еще какие-то вопросы то пишите в комментариях, чем смогу помогу
Преобразование звезды в треугольник и обратно
Существуют схемы, в которых резисторы соединены так, что не совсем понятно где есть а где параллельное. И как же с этим быть?
Для этих ситуаций есть способы упрощения схем и вот одни из них это преобразование треугольника в эквивалентную звезду или наоборот, если это необходимо.
Для преобразования треугольника в звезду считать будем по формулам:
Для того чтобы совершить обратное преобразование нужно воспользоваться несколько другими формулами:
С вашего позволения я не буду приводить конкретные примеры , все что требуется это только подставить в формулы конкретные значения и получить результат.
Этот метод эквивалентного преобразования будет служить хорошим подспорьем в мутных случаях, когда не совсем понятно с какой стороны подступиться к схеме. А тут порой поменяв звезду на треугольник ситуация проясняется и становится более знакомой.
Ну чтож дорогие друзья вот и все, что я хотел вам сегодня рассказать. Мне кажется эта информация будет полезной для вас и принесет свои плоды.
Хочу еще добавить, что многое из того что я здесь выложил очень хорошо расписано в книгах и, так что рекомендую прочитать обзорные статьи и скачать себе эти книжки. А будет еще лучше, если вы их раздобудете где-нибудь в бумажном варианте.
P.S. У меня на днях возникла одна идея о том как можно получить интересный способ заработка на знаниях электроники и вообще радиолюбительском хобби так что обязательно подпишитесь на обновления.
Кроме того относительно недавно появился еще один прогрессивный способ подписки через форму сервиса Email рассылок, так что люди подписываются и получают некие приятные бонусы, так что добро пожаловать.
А на этом у меня действительно все, я желаю вам успехов во всем, прекрасного настроения и до новых встреч.
С н/п Владимир Васильев.
Конструктор ЗНАТОК 320-Znat «320 схем» - это инструмент, который позволит получить знания в области электроники и электротехники а также достичь понимания процессов происходящих в проводниках.
Конструктор представляет собой набор полноценных радиодеталей имеющих спец. конструктив, позволяющий их монтаж без помощи паяльника. Радиокомпоненты монтируются на специальную плату - основание, что позволяет в конечном итоге получить вполне функциональные радиоконструкции.
Используя этот конструктор можно собрать до 320 различных схем, для построения которых есть развернутое и красочное руководство. А если подключить фантазию в этот творческий процесс то можно получить бесчисленное количество различных радиоконструкций и научиться анализировать их работу. Этот опыт я считаю очень важен и для многих он может оказаться бесценным.
Вот несколько примеров того, что Вы можете сделать благодаря этому конструктору:
Летающий пропеллер;
Лампа,включаемая хлопком в ладоши или струей воздуха;
Управляемые звуки звездных войн, пожарной машины или скорой помощи;
Музыкальный вентилятор;
Электрическое световое ружье;
Изучение азбуки Морзе;
Детектор лжи;
Автоматический уличный фонарь;
Мегафон;
Радиостанция;
Электронный метроном;
Радиоприемники, в том числе FM диапазона;
Устройство, напоминающее о наступлении темноты или рассвета;
Сигнализация о том, что ребенок мокрый;
Защитная сигнализация;
Музыкальный дверной замок;
Лампы при параллельном и последовательном соединении;
Резистор как ограничитель тока;
Заряд и разряд конденсатора;
Тестер электропроводимости;
Усилительный эффект транзистора;
Схема Дарлингтона.
Вроде бы простая деталька, чего тут может быть сложного? Ан нет! Есть в использовании этой штуки пара хитростей. Конструктивно переменный резистор устроен также как и нарисован на схеме - полоска из материала с сопротивлением, к краям припаяны контакты, но есть еще подвижный третий вывод, который может принимать любое положение на этой полоске, деля сопротивление на части. Может служить как перестариваемым делителем напряжения (потенциометром) так и переменным резистором - если нужно просто менять сопротивление.
Хитрость конструктивная:
Допустим, нам надо сделать переменное сопротивление. Выводов нам надо два, а у девайса их три. Вроде бы напрашивается очевидная вещь - не использовать один крайний вывод, а пользоваться только средним и вторым крайним. Плохая идея! Почему? Да просто в момент движения по полоске подвижный контакт может подпрыгивать, подрагивать и всячески терять контакт с поверхностью. При этом сопротивление нашего переменного резистора становится под бесконечность, вызывая помехи при настройке, искрение и выгорание графитовой дорожки резистора, вывод настраимого девайса из допустимого режима настройки, что может быть фатально.
Решение? Соединить крайний вывод с средним. В этом случае, худшее что ждет девайс - кратковременное появление максимального сопротивления, но не обрыв.
Борьба с предельными значениями.
Если переменным резистором регулируется ток, например питание светодиода, то при выведении в крайнее положение мы можем вывести сопротивление в ноль, а это по сути дела отстутствие резистора - светодиод обуглится и сгорит. Так что нужно вводить дополнительный резистор, задающий минимально допустимое сопротивление. Причем тут есть два решения - очевидное и красивое:) Очевидное понятно в своей простоте, а красивое замечательно тем, что у нас не меняется максимально возможное сопротивление, при невозможности вывести движок на ноль. При крайне верхнем положении движка сопротивление будет равно (R1*R2)/(R1+R2)
- минимальное сопротивление. А в крайне нижнем будет равно R1
- тому которое мы и рассчитали, и не надо делать поправку на добавочный резистор. Красиво же! :)
Если надо воткнуть ограничение по обеим сторонам, то просто вставляем по постоянному резистору сверху и снизу. Просто и эффективно. Заодно можно и получить увеличение точности, по принципу приведенному ниже.
Порой бывает нужно регулировать сопротивление на много кОм, но регулировать совсем чуть чуть - на доли процента. Чтобы не ловить отверткой эти микроградусы поворта движка на большом резисторе, то ставят два переменника. Один на большое сопротивление, а второй на маленькое, равное величине предполагаемой регулировки. В итоге мы имеем две крутилки - одна «Грубо » вторая «Точно » Большой выставляем примерное значение, а потом мелкой добиваем его до кондиции.
Обозначения, параметры. Электрические сопротивления широко используются в радио и электронных приборах. В электротехнике электрические сопротивления принято называть РЕЗИСТОРЫ. Мы знаем, что электрические сопротивления измеряются в единицах которые называются Ом. На практике часто нужны бывают сопротивления в тысячи, а то и миллионы Ом. Поэтому для обозначения сопротивлений приняты следующие размерные единицы:
Основное назначение резисторов - создавать необходимые токи
или напряжения для нормального функционирования электронных
схем.
Рассмотрим схему применения резисторов, например, для получения
заданного напряжения.
Пусть у нас имеется источник питания GB
с напряжением U=12V. Нам необходимо получить напряжение на
выходе U1=4V. Напряжения в схеме принято измерять относительно
общего провода (земли).
Напряжение на выходе рассчитывается для заданного тока в цепи (I на схеме).
Предположим, что ток равен 0,04А. Если напряжение на R2 равно 4 Вольта,
то напряжение на R1 будет Ur1 = U - U1 = 8V.
По закону Ома найдем величину сопротивлений R1 и R2.
R1 = 8 / 0,04 = 200 Ом;
R2 = 4 / 0,04 = 100 Ом.
Для реализации такой схемы нам необходимо, зная величину сопротивлений, подобрать
резисторы соответствующей мощности.
Подсчитаем мощность рассеиваемую на резисторах.
Мощность резистора R1 должна быть не меньше: Pr1 = Ur1 2 / R1;
Pr1 = 0,32Wt, а мощность R2: Pr2 = U1 2 / R2 = 0,16Wt.
Приведенная на рисунке схема называется делителем напряжения
и служит для получения более низких напряжений относительно
входного напряжения.
Конструктивные особенности сопротивлений.
Конструктивно резисторы разделяются по собственному
сопротивлению (номиналу), отклонению в процентах от номинала
и рассеиваемой мощности. Номинал сопротивления и процентное
отклонение от номинала указываются надписью или цветной
маркировкой на резисторе, а мощность определяется по
габаритным размерам резистора (для резисторов малой и средней,
до 1 Вт, мощности), для мощных резисторов мощность
указывается на корпусе резистора.
Наибольшее распространение получили резисторы типа МЛТ и ВС. Эти резисторы имеют цилиндрическую форму и два вывода для подключения в электрическую схему . Так как резисторы (не мощные) имеют небольшие размеры, то они обычно маркируются цветными полосами. Назначение цветных полос стандартизировано и справедливо для всех резисторов изготовленных в любой стране мира.
Первая и вторая полоса - это числовое выражение номинального сопротивления резистора; третья полоса - это число на которое нужно умножить числовое выражение полученное из первой и второй полос; четвертая полоса - это процентное отклонение (допуск) значения сопротивления от номинального.
Делитель напряжения. Переменные сопротивления.
Вернемся опять к делителю напряжения. Иногда бывает нужно
получить не одно, а несколько более низких напряжений
относительно входного напряжения. Для получения нескольких
напряжений U1, U2 ... Un можно использовать последовательный
делитель напряжения, а для изменения напряжения на выходе
делителя использовать переключатель (обозначается SA).
Рассчитаем схему последовательного делителя напряжения для
трех выходных напряжений U1=2V, U2=4V и U3=10V при входном
напряжении U=12V.
Предположим, что ток I в цепи равен 0,1А.
Сначала найдем напряжение на сопротивлении R4. Ur4 = U - U3; Ur4 = 12 - 10 = 2V.
Найдем величину сопротивления R4. R4 = Ur4 / I; R4 = 2V / 0,1A = 20 Ом.
Мы знаем напряжение на R1, оно равно 2V.
Найдем величину сопротивления R1. R1 = U1 / I; R1 = 2V / 0,1A = 20 Ом.
Напряжение на R2 равно U2 - Ur1. Ur2 = 4V - 2V = 2V.
Найдем величину сопротивления R2. R2 = Ur2 / I; R2=2V/0,1A=20 Ом.
И наконец найдем величину R3, для этого определим напряжение на R3.
Ur3 = U3 - U2; Ur3 = 10V - 4V = 6V. Тогда R3 = Ur3 / I = 6V / 0,1A = 60 Ом.
Очевидно, что зная как рассчитывать делитель напряжения, мы
можем изготовить делитель на любое напряжение и любое
количество выходных напряжений.
Ступенчатое (не плавное) изменение напряжения на выходе называется ДИСКРЕТНЫМ.
Такой делитель напряжения бывает не всегда приемлем так как
требует, при большом количестве выходных напряжений, большого
числа резисторов и многопозиционного переключателя, а также
регулировка напряжения на выходе производится не плавно.
Как же изготовить делитель с плавной регулировкой выходного
напряжения? Для этого следует применить переменный резистор.
Устройство переменного резистора показано на рисунке.
Перемещение ползунка приводит к плавному изменению сопротивления. Перемещение ползунка из нижнего (смотрите схему) положения в верхнее приводит к плавному изменению напряжения U которое будет показывать вольтметр.
Изменение сопротивления в зависимости от положения ползунка принято выражать в
процентах.
Переменные резисторы в зависимости от применения в электронных
схемах и конструкции могут иметь:
линейную зависимость сопротивления от положения ползунка -
линия А на графике;
логарифмическую зависимость - кривая Б на графике;
обратнологарифмическую зависимость - кривая В на графике.
Зависимость изменения сопротивления от перемещения ползунка у
переменных резисторов указывается на корпусе резистора
соответствующей буквой в конце маркировки типа резистора.
Конструктивно переменные резисторы делятся на резисторы с
линейным перемещением ползунка (Рис. 1), резисторы с круговым
перемещением ползунка (Рис. 2) и резисторы подстроечные для
регулировки и подстройки электронных схем (Рис. 3).
По параметрам переменные резисторы делятся по номинальному
сопротивлению, мощности и зависимости изменения сопротивления
от изменения положения ползунка. Например обозначение СП3-23а
22кОм 0,25ВТ означает: Сопротивление Переменное, модель №23,
характеристика изменения сопротивления типа "А", номинальное
сопротивление 22 кОм, мощность 0,25 Ватт.
Переменные резисторы нашли широкое применение в радио и электронных приборах в качестве регуляторов, элементов настройки и элементов управления. Например, вам наверняка знакомы такие радиотехнические приборы, как радиоприемник или музыкальный центр. Они используют переменные резисторы в качестве регуляторов громкости, тембра, подстройки частоты.
На рисунке приведен фрагмент блока регуляторов тембра и громкости музыкального центра, причем в регуляторе тембра применены линейные ползунковые переменные резисторы, а регулятор громкости имеет вращающийся ползунок.
Взглянем на переменный резистор… Что мы о нём знаем? Пока ничего, ведь мы ещё даже не знаем основных параметров этой весьма распространённой в электронике радиодетали. Так давайте же узнаем больше о параметрах переменных и подстроечных резисторов.
Для начала, стоит отметить то, что переменные и подстроечные резисторы являются пассивными компонентами электронных схем. Это значит, что они потребляют энергию электрической цепи в процессе своей работы. К пассивным элементам цепи также относят конденсаторы , катушки индуктивности и трансформаторы .
Параметров, за исключением прецизионных изделий, которые используются в военной или космической технике, у них не слишком много:
Номинальное сопротивление . Без сомнения, это основной параметр. Полное сопротивление может быть в пределах от десятков ом до десятков мегаом. Почему полное сопротивление? Это сопротивление между крайними неподвижными выводами резистора - оно не изменяется.
С помощью регулирующего ползунка мы можем менять сопротивление между любым из крайних выводов и выводом подвижного контакта. Сопротивление будет меняться от нуля и до полного сопротивления резистора (или наоборот - в зависимости от подключения). Номинальное сопротивление резистора указывается на его корпусе с помощью буквенно-числового кода (М15М, 15k и т.п.)
Рассеиваемая или номинальная мощность . В обычной электронной аппаратуре используются переменные резисторы мощностью: 0,04; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 ватта и более.
Стоит понимать, что проволочные переменные резисторы, как правило, мощнее тонкоплёночных. Да это и не мудрено, ведь тонкая проводящая плёнка может выдержать куда меньший ток, чем провод. Поэтому о мощностных характеристиках можно ориентировочно судить даже по внешнему виду "переменника" и его конструкции.
Максимальное или предельное рабочее напряжение . Тут всё и так понятно. Это максимальное рабочее напряжение резистора, превышать которое не стоит. Для переменных резисторов максимальное напряжение соответствует ряду: 5, 10, 25, 50, 100, 150, 200, 250, 350, 500, 750, 1000, 1500, 3000, 8000 Вольт. Предельные напряжения некоторых экземпляров:
СП3-38 (а - д) на мощность 0,125 Вт - 150 В (для работы в цепях переменного и постоянного тока);
СП3-29а - 1000 В (для работы в цепях переменного и постоянного тока);
СП5-2 - от 100 до 300 В (в зависимости от модификации и номинального сопротивления).
ТКС - температурный коэффициент сопротивления . Величина, показывающая изменение сопротивления при изменении температуры окружающей среды на 1 0 С. Для электронной аппаратуры, работающей в сложных климатических условиях, этот параметр очень важен .
Например, для подстроечных резисторов СП3-38 величина ТКС соответствует ±1000 * 10 -6 1/ 0 С (с сопротивлением до 100 кОм) и ±1500 * 10 -6 1/ 0 С (свыше 100 кОм). Для прецизионных изделий значения ТКС лежит в интервале от 1 * 10 -6 1/ 0 С до 100 * 10 -6 1/ 0 С. Понятно, что чем меньше величина ТКС, тем термостабильнее резистор .
Допуск или точность . Данный параметр аналогичен допуску у постоянных резисторов . Указывается в процентах %. У подстроечных и переменных резисторов для бытовой аппаратуры допуск обычно колеблется в пределах 10 - 30%.
Рабочая температура . Температура, при которой резистор исправно выполняет свои функции. Обычно указывается как диапазон: -45 … +55 0 С.
Износоустойчивость - число циклов передвижения подвижной системы переменного резистора, при котором его параметры остаются в пределах нормы.
Для особо точных и важных (прецизионных) переменных резисторов износоустойчивость может достигать 10 5 - 10 7 циклов. Правда устойчивость к ударам и вибрации у таких изделий ниже. Регулировочные резисторы более устойчивы к механическим воздействиям, но их износостойкость меньше, чем у прецизионных, от 5000 до 100 000 циклов. Для подстроечных эта величина заметно меньше и редко превышает 1000 циклов.
Функциональная характеристика . Немаловажным параметром является зависимость изменения сопротивления от угла поворота ручки или положения подвижного контакта (для ползунковых резисторов). Об этом параметре мало говорят, но он очень важен при конструировании звукоусилительной аппаратуры и других приборов. О нём и поговорим подробнее.
Дело в том, что переменные резисторы выпускаются с разными зависимостями изменения сопротивления от угла поворота ручки. Этот параметр называется функциональной характеристикой. Обычно её указывают на корпусе в виде буквы-кода.
Перечислим некоторые из этих характеристик:
Поэтому при подборе переменного резистора для самодельных электронных конструкций стоит обращать внимание и на функциональную характеристику!
Кроме указанных существуют и другие параметры переменных и подстроечных резисторов. Они в основном описывают электромеханические и нагрузочные величины. Вот лишь некоторые из них:
Разрешающая способность;
Разбаланс сопротивления многоэлементного переменного резистора;
Момент статического трения;
Шум скольжения (вращения);
Как видим, даже такая рядовая деталь обладает целым набором параметров, которые могут отразиться на качестве работы электронной схемы. Поэтому не забывайте о них.
Более детально о параметрах постоянных и переменных резисторов рассказано в справочнике
