Mi az az ellenállás és mire való?

Az ellenállások az elektronika legszélesebb körben használt elemei közé tartoznak. Ez a név már régen kikerült a rádióamatőrök terminológiájának szűk keretei közül. Akit pedig legalább egy kicsit is érdekel az elektronika, annak a kifejezés nem okozhat félreértést.

 

Mi az ellenállás

A legegyszerűbb definíció a következő: az ellenállás az elektromos áramkör olyan eleme, amely ellenáll a rajta átfolyó áramnak. Az elem neve a latin "resisto" - "ellenállok" szóból származik, a rádióamatőrök ezt a részt gyakran nevezik így - ellenállás.

Fontolja meg, mik az ellenállások, mire valók az ellenállások. A kérdésekre adott válaszok az elektrotechnika alapfogalmainak fizikai jelentésének ismeretét feltételezik.

Az ellenállás működési elvének magyarázatához használhatja a vízcsövek analógiáját.Ha bármilyen módon akadályozzák a víz áramlását a csőben (például az átmérő csökkentésével), a belső nyomás megnő. Az akadály eltávolításával csökkentjük a nyomást. Az elektrotechnikában ez a nyomás a feszültségnek felel meg - az elektromos áram áramlását megnehezítve növeljük az áramkör feszültségét, csökkentjük az ellenállást és csökkentjük a feszültséget.

A cső átmérőjének változtatásával a víz áramlási sebességét, elektromos áramkörökben az ellenállás változtatásával az áramerősséget állíthatja be. Az ellenállás értéke fordítottan arányos az elem vezetőképességével.

A rezisztív elemek tulajdonságai a következő célokra használhatók fel:

• áram feszültséggé alakítása és fordítva;
• az átfolyó áram korlátozása a meghatározott érték eléréséhez;
• feszültségosztók létrehozása (például mérőműszerekben);
• egyéb speciális problémák megoldása (például rádióinterferencia csökkentése).

Az alábbi példa segítségével elmagyarázhatja, mi az ellenállás és miért van rá szükség. Az ismerős LED izzása alacsony áramerősségnél jelentkezik, de a saját ellenállása olyan kicsi, hogy ha a LED-et közvetlenül az áramkörbe helyezik, akkor még 5 V-os feszültség mellett is meghaladja a megengedett paramétereket. részről. Ilyen terheléstől a LED azonnal meghibásodik. Ezért az áramkörbe egy ellenállás kerül, aminek ebben az esetben az a célja, hogy az áramot egy adott értékre korlátozza.

Minden rezisztív elem az elektromos áramkörök passzív eleme, az aktívakkal ellentétben nem adnak energiát a rendszernek, hanem csak fogyasztják.

Miután kitalálta, mik az ellenállások, figyelembe kell venni típusukat, megnevezésüket és jelölésüket.

Az ellenállások típusai

Az ellenállások típusai a következő kategóriákra oszthatók:

1. Szabályozatlan (állandó) - huzal, kompozit, film, szén stb.
2. Állítható (változók és trimmerek). A trimmer ellenállásokat elektromos áramkörök hangolására tervezték. A jelszintek beállítására változó ellenállású elemeket (potenciométereket) használnak.

Külön csoportot képviselnek a félvezető ellenállásos elemek (termisztorok, fotoellenállások, varisztorok stb.)

Az ellenállások jellemzőit rendeltetésük határozza meg, és a gyártás során állítják be. A legfontosabb paraméterek között:

1. Névleges ellenállás. Ez az elem fő jellemzője, ohmban mérve (Ohm, kOhm, MΩ).
2. Megengedett eltérés a megadott névleges ellenállás százalékában. Az indikátor lehetséges elterjedését jelenti, amelyet a gyártástechnológia határoz meg.
3. A teljesítménydisszipáció az a maximális teljesítmény, amelyet az ellenállás hosszú távú terhelés esetén disszipálhat.
4. Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója egy olyan érték, amely az ellenállás ellenállásának relatív változását mutatja 1 ° C hőmérséklet-változás mellett.
5. Határozza meg az üzemi feszültséget (elektromos szilárdság). Ez az a maximális feszültség, amelyen az alkatrész megtartja a deklarált paramétereket.
6. Zajjellemző - az ellenállás által a jelbe bevitt torzítás mértéke.
7. Nedvességállóság és hőállóság - a páratartalom és a hőmérséklet maximális értékei, amelyek túllépése az alkatrész meghibásodásához vezethet.
8. Feszültségtényező. Olyan érték, amely figyelembe veszi az ellenállás függését az alkalmazott feszültségtől.

Az ellenállások használata a mikrohullámú tartományban további jellemzőket ad: a parazita kapacitást és az induktivitást.

Félvezető ellenállások

Ezek két vezetékes félvezető eszközök, amelyek elektromos ellenállása függ a környezet paramétereitől - hőmérséklet, megvilágítás, feszültség stb. Az ilyen alkatrészek gyártásához szennyeződésekkel adalékolt félvezető anyagokat használnak, amelyek típusát meghatározzák. a vezetőképesség külső hatásoktól való függése.

A következő típusú félvezető ellenálláselemek léteznek:

1. Vonal ellenállás. Ennek az enyhén ötvözött anyagból készült elemnek az ellenállása kismértékben függ a külső hatásoktól a feszültségek és áramok széles tartományában; leggyakrabban integrált áramkörök gyártásánál használják.
2. A varisztor olyan elem, amelynek ellenállása az elektromos tér erősségétől függ. A varisztornak ez a tulajdonsága határozza meg alkalmazási körét: az eszközök elektromos paramétereinek stabilizálására és szabályozására, túlfeszültség elleni védelemre és egyéb célokra.
3. Termisztor. Az ilyen nemlineáris rezisztív elemek képesek az ellenállást a hőmérséklet függvényében megváltoztatni. Kétféle termisztor létezik: a termisztor, amelynek ellenállása a hőmérséklettel csökken, és a termisztor, amelynek ellenállása a hőmérséklettel nő. A termisztorokat ott használják, ahol fontos a hőmérsékleti folyamat állandó szabályozása.
4. Fotoellenállás. Ennek az eszköznek az ellenállása a fényáram hatására változik, és nem függ az alkalmazott feszültségtől.A gyártás során ólmot és kadmiumot használnak, számos országban ez volt az oka annak, hogy környezetvédelmi okokból megtagadták ezen alkatrészek felhasználását. Manapság a fotoellenállások iránti kereslet alacsonyabb, mint a hasonló csomópontokban használt fotodiódák és fototranzisztorok.
5. Nyújtásmérő. Ezt az elemet úgy tervezték, hogy képes legyen megváltoztatni az ellenállását a külső mechanikai hatás (deformáció) függvényében. Olyan egységekben használják, amelyek a mechanikai hatást elektromos jelekké alakítják.

Az ilyen félvezető elemeket, mint a lineáris ellenállások és varisztorok, a külső tényezőktől való gyenge függőség jellemzi. A nyúlásmérők, termisztorok és fotoellenállások esetében erős a karakterisztikák függése az ütéstől.

A diagramon a félvezető ellenállásokat intuitív szimbólumok jelölik.

Ellenállás az áramkörben

Az orosz áramkörökön az állandó ellenállású elemeket általában fehér téglalapként jelölik, néha felette R betűvel. Idegen áramkörökön az ellenállás megjelölése „cikcakk” ikon formájában található, a tetején egy hasonló R betűvel. Ha az alkatrész bármely paramétere fontos a készülék működéséhez, azt a diagramon szokás feltüntetni.

A teljesítményt csíkokkal lehet jelezni egy téglalapon:

• 2 W - 2 függőleges vonal;
• 1 W - 1 függőleges vonal;
• 0,5 W - 1 hosszanti vonal;
• 0,25 W - egy ferde vonal;
• 0,125 W - két ferde vonal.

A diagramon megengedett a teljesítmény római számokkal való feltüntetése.

A változtatható ellenállások jelölését a téglalap feletti nyíllal ellátott kiegészítő vonal jellemzi, amely a beállítás lehetőségét szimbolizálja, a számok jelezhetik a tűszámozást.

A félvezető ellenállásokat ugyanaz a fehér téglalap jelöli, de egy ferde vonallal áthúzva (kivéve a fotoellenállásokat) a vezérlés típusát jelző betűvel (U - varisztornál, P - nyúlásmérőnél, t - termisztornál ). A fotoellenállást egy kör alakú téglalap jelzi, amely felé két nyíl mutat, a fényt szimbolizálva.

Az ellenállás paraméterei nem függenek az átfolyó áram frekvenciájától, ami azt jelenti, hogy ez az elem egyenáramú és váltóáramú áramkörökben (alacsony és magas frekvencián egyaránt) egyformán működik. Kivételt képeznek a huzalos ellenállások, amelyek eredendően induktívak, és a magas és mikrohullámú frekvenciájú sugárzás miatt energiát veszíthetnek.

Az elektromos áramkör tulajdonságaira vonatkozó követelményektől függően az ellenállások párhuzamosan és sorosan is kapcsolhatók. A különböző áramköri csatlakozások teljes ellenállásának kiszámítására szolgáló képletek jelentősen eltérnek egymástól. Sorba kapcsolva a teljes ellenállás megegyezik az áramkörben szereplő elemek értékeinek egyszerű összegével: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn.

Párhuzamos csatlakoztatás esetén a teljes ellenállás kiszámításához össze kell adni az elemek értékeinek reciprokát. Ez egy olyan értéket eredményez, amely a végső ellentéte is: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.

A párhuzamosan kapcsolt ellenállások teljes ellenállása kisebb lesz, mint a legkisebb.

Felekezetek

Vannak szabványos ellenállásértékek az ellenállásos elemekhez, amelyeket "névleges ellenállás-tartománynak" neveznek. A sorozat létrehozásának megközelítése a következő megfontolásokon alapul: az értékek közötti lépésnek le kell fednie a megengedett eltérést (hibát). Példa - ha az elem értéke 100 ohm, és a tűrés 10%, akkor a sorozat következő értéke 120 ohm.Ez a lépés lehetővé teszi a felesleges értékek elkerülését, hiszen a szomszédos felekezetek a hibaterjedés mellett gyakorlatilag lefedik a köztük lévő értékek teljes tartományát.

Az előállított ellenállásokat sorozatokba kombinálják, amelyek tűréshatáraiban különböznek egymástól. Minden sorozatnak megvan a maga névleges sorozata.

Különbségek a sorozatok között:

• E 6 - tolerancia 20%;
• E 12 - tolerancia 10%;
• E 24 - tolerancia 5% (néha 2%);
• E 48 - tolerancia 2%;
• E 96 - tolerancia 1%;
• E 192 - 0,5% tolerancia (néha 0,25%, 0,1% és alacsonyabb).

A legszélesebb körben használt E 24 sorozat 24 ellenállásértéket tartalmaz.

Jelzés

Az ellenálláselem mérete közvetlenül összefügg a disszipációs teljesítményével, minél nagyobb, annál nagyobb az alkatrész mérete. Ha az ábrákon könnyű bármilyen számértéket feltüntetni, akkor a termékek jelölése nehézkes lehet. Az elektronikai gyártás miniatürizálási trendje egyre kisebb alkatrészek iránti igényt támaszt, ami megnöveli az információk csomagolásra való írásának és olvasásának bonyolultságát.

Az orosz iparban az ellenállások azonosításának megkönnyítése érdekében alfanumerikus jelölést használnak. Az ellenállást a következőképpen jelöljük: a számok a névértéket jelölik, a betű pedig vagy a számok mögé (tizedes érték esetén), vagy elé (száznál) kerül. Ha az érték kisebb, mint 999 ohm, akkor a szám betű nélkül kerül alkalmazásra (vagy az R vagy E betűk állhatnak). Ha az értéket kOhm-ban adjuk meg, akkor a K betű a szám mögé kerül, az M betű az MΩ-ban megadott értéknek felel meg.

Az amerikai ellenállások besorolását három számjegy jelzi. Az első kettő közülük a címletet veszi fel, a harmadik - az értékhez hozzáadott nullák (tízek) számát.

Az elektronikai alkatrészek robotizált gyártása során az alkalmazott szimbólumok gyakran az alkatrész tábla felőli oldalára kerülnek, ami lehetetlenné teszi az információ leolvasását.

Színkódolás

Annak érdekében, hogy az alkatrész paramétereire vonatkozó információ minden oldalról olvasható maradjon, színjelölést alkalmaznak, miközben a festéket gyűrűs csíkokban hordják fel. Minden színnek megvan a maga számértéke. A részleteken lévő csíkok közelebb helyezkednek el az egyik következtetéshez, és balról jobbra olvashatók onnan. Ha az alkatrész kis mérete miatt lehetetlen a színjelölést egy következtetésre eltolni, akkor az első csík kétszer szélesebb, mint a többi.

A 20%-os megengedett hibájú elemeket három sor jelzi, 5-10%-os hibához 4 sort használnak. A legpontosabb ellenállások 5-6 sorral vannak feltüntetve, amelyek közül az első 2 megfelel az alkatrész névleges értékének. Ha 4 sáv van, akkor a harmadik az első két sáv tizedes szorzóját jelzi, a negyedik a pontosságot. Ha 5 sáv van, akkor ezek közül a harmadik a harmadik megnevezés, a negyedik a mutató mértéke (nullák száma), az ötödik pedig a pontosság. A hatodik sor az ellenállás hőmérsékleti együtthatóját (TCR) jelenti.

Négycsíkos jelölés esetén mindig az arany vagy ezüst csíkok állnak az utolsó helyen.

Minden jel bonyolultnak tűnik, de a jelölések gyors leolvasásának képessége a tapasztalattal jár.

Hasonló cikkek: