Каждое электрическое или электронное устройство содержит эти радиоэлектронные компоненты нормированной проводимости. Предназначены для создания препятствия прохождению тока в цепи при последовательном включении, регулировке или контролю токов и напряжений в электрической схеме.
Номенклатура моделей велика и нелегко определиться при выборе необходимой детали. Какова область применения резисторов, как определить номинал и мощность, сделать простой расчет – на подобные вопросы ответит эта статья.
Конструкция и свойства
Токопроводящий материал нанесен на диэлектрический каркас с выводами подключения к схеме. По использованию материалов при изготовлении базисные типы резисторов разделились на:
- Проволочные, использующие проволоку металлов с тщательно подобранной удельной проводимостью;
- Непроволочные, которые делятся на тонкопленочные, с использованием металлоокислов и металлодиэлектриков, углеродистых и боруглеродистых соединений; толстопленочные, с резистом на основе проводящих пластмасс и лакопленок, кермитных соединений; объемные, с органическим или неорганическим диэлектриком.
- Металлофольговые.
Конструктивно отличаются изделия для навесного и печатного монтажа от миниатюрных интегральных деталей модулей и микросхем. Экстремальные условия эксплуатации и использования электронного оборудования требуют вакуумных, неизолированных, изолированных или герметизированных элементов технологических модулей и приборов. Некоторые виды аппаратов требуют использования высокочастотных, высоковольтных или прецизионных компонентов.
Классификация по условиям эксплуатации
По особенностям применения и использования виды резисторов делятся на группы.
Постоянные
Сопротивление неизменное с допустимой нормированной погрешностью и соответствует норме. На электрической схеме изображаются прямоугольником со сторонами 10х4 мм. От центра узкой стороны изображаются линии выводов. Рядом с изображением ставят литеру «R» с порядковым номером корпуса по схеме. Тут же проставляют величину номинала.
Менее килоома отражается числом без указания единиц измерения, например: 33 = 33 Ом. Диапазон килоом-мегом принято обозначать литерой «К»(4,7К = 4,7 кОм). «М» применяется при сопротивлении мегом и выше (5,6М = 5,6 мОм).
Внутрь прямоугольника вписывается рассеивание. В импортной технической документации часто изображается в виде зигзагообразной линии соединяющей выводы.
Переменные и подстроечные
Компоненты переменного потенциометра оснащены тремя и более выводами, и механизмом перемещения ползунка – токосъемника. Диапазон изменения простирается от нуля до максимума, ограниченного установленным номиналом.
Изменение характеристик оборудования в процессе эксплуатации, выглядящее, например, как настройка тюнера, регулировка уровня громкости или освещения, выполняется переменным компонентом.
Механизм перемещения ползунка завершается ручкой, позволяющей оперативно проводить регулировку. Если настройка выполняется при наладке и ежедневно меняться не должна, применяются подстроечники. Положение токосъемника в них устанавливается отверткой.
Нелинейные
Устройства автоматики и электронной защиты активно пользуются полупроводниковыми нелинейными приборами, проводимость которых изменяется автоматически при колебаниях внешних факторов окружающей среды. Отрицательный температурный коэффициент у термисторов увеличивает проводимость при повышении температуры и уменьшает при понижении.
Прибор с положительным ТКС называются позистором. У фоторезистора проводимость полупроводникового слоя возрастает при увеличении освещенности в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом спектре.
Варисторы способны увеличить проводимость при возрастании приложенного к нему напряжения
Магниторезисторы реагируют на магнитное поле, а тензисторы фиксируют приложенное к ним механическое усилие.
Параметры и характеристики
Имеется ряд параметров, которые характеризуют компонент в работе и они обязательно учитываются разработчиками при подборе радиодетали. Технические характеристики резисторов имеются в справочной литературе. Остановимся на параметрах, которые написаны на корпусе или их можно определить по внешнему виду.
Номинал
Величины номиналов сопротивлений определены стандартом МЭК 63-63 “Ряды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов”, где значения заключены внутри интервала значений от одного до десяти.
В таблице показаны ряды, значения чисел из которых чаще всего применяются на практике. Требуемый номинал образуется из элемента таблицы с десятичным коэффициентом соответствующей степени.
Допуск
Самая большая разность между действительным значением и номиналом, выраженное в процентах, называется допуском или классом точности. Производитель обязан обеспечить необходимый допуск согласно выбранного ряда предпочтительных значений и привести изделие к необходимому классу точности.
Для ряда Е6 допускается отклонение значения на ±20 %, для Е12 ±10 %, а Е24 допускает неточность при изготовлении не превышающую ±5 %. Нормальную работу большинства схем обеспечивают радиодетали класса 5-10 %. При необходимости использования повышенной точности это указывается на электрической схеме.
Мощность рассеивания
Для каждой модели величину рассеивания тепла нормирована. Если при работе выделяемое тепло превысит рассеивание, произойдет разогрев корпуса с последующим выходом из строя. Разработчики тщательно просчитывают мощности рассеивания тепла применяемых радиоэлементов и указывают значения в технической документации.
Для имеющих достаточные размеры резисторов мощность рассеивания, величина сопротивления и процент допуска указывается на корпусе.
Для самодельного устройства легко посчитать необходимую величину сопротивления и рассеивание.
Например: Светодиод подключается к источнику напряжением Uи=9 В (вольт). Известно, что рабочее напряжение светодиода Uсв=3,7 В, рабочий ток Iсв=5 мА (=0,005 ампера). Светодиод и резистор включились в цепь последовательно, ток одинаков.
Вычисляем напряжение, которое требуется погасить: Uр=Uи-Uсв=8-3,7=4,3 В.
Требуется: Rг=Uр/Iсв=4,3/0,005=870, ближайшее в ряду Е24 равно 910 Ом.
Определяем P=Uр*Iсв=4,3*0,005=0,02 Вт (Ватт)
Правило: Мощность устанавливаемого элемента выбирается в полтора – два раза больше расчетного значения. Подходит 910 Ом с рассеиванием 0,05 Вт.
Маркировка
Буквенно-цифровой код
Элементы с проволочными выводами обозначаются нанесением на поверхность корпуса надписей. Числа обозначают номинал, а буквы соответствуют диапазону измерения. Буквы «E» и «R» для Ом, «K» обозначает килоом, «M» – мегом.
Литера в маркировке выступает децимальной точкой. Например, обозначение 5R8 соответствует сопротивлению 5,8 Ом, 7К8 означает 7,8 кОм, а М59 равно 590 кОм.
Цветовая кодировка
Для малогабаритных компонентов, у которых невозможно прочитать надписи, разработана цветовая маркировка резисторов при помощи цветных полосок.
Ряд цветных полосок сдвинут к краю корпуса, и отсчет начинается с ближней к краю полосы.
Если маркировка содержит пять полос, тогда первые три покажут величину сопротивления в омах, следующая определяет множитель, и последняя обозначает допуск.
Для менее точных приборов применяются четыре полосы. Первые две полосы определяют число, а оставшиеся две определяют множитель и допуск. На некоторых моделях используются шесть полос маркировки. Шестая полоса соответствует величине термического коэффициента.
Кодировка SMD элементов
На фото резисторов для поверхностного монтажа видно, что малые размеры требуют применения других методов обозначения. Производители ввели три базовых способа нанесения кодировки, объединив изделия в группы по размеру.
Изделия с допуском 2, 5 и 10%. На корпусе цифровое клеймо, например 330, 683, 474. Первые два числа обозначили мантиссу, а третья выступает показателем степени числа 10. Соответственно надпись 330 показывает 33*1=33 Ом, 683 обозначает 68*1000=68 кОм, 473 соответственно 47*10000=470 кОм. В некоторых моделях используется буква «R» как децимальная точка.
Модели типоразмера 0805 и другие с однопроцентным допуском обозначаются по схожему с первой группой принципу: первые три цифры это мантисса, четвертая, множитель – степень основания 10, также допускается использовать литеру «R». Набор 7430 соответствует значению 743 Ом
SMD типоразмера 0603 маркируются комбинацией из двух цифр и буквы, которая определяет степень множителя: A – нулевая степень, B – первая, C – вторая, D – третья, E – четвертая, F – пятая, R – минус первая, S – минус вторая, Z – минус третья степень. Число обозначает код, по которому в таблице EIA-96 отыскивается мантисса.
Например, код 75С. 75 в таблице соответствует 590. Буква «С» указывает на множитель 100. Соответственно 590*100=59 кОм.
Схемы соединения
Последовательное
Единица измерения сопротивления Ом, напряжения В, мощности Вт.
Присвоив произвольно R1=6; R2=4; R3=3 и предположив, что цепь включена в источник тока постоянного напряжения величиной 9 произведем нехитрые расчеты:
- Общее цепи: Rобщ= R1+ R2+ R3=6+4+3=13;
- В цепи: Iобщ=Uи/Rобщ=9/13=0,69;
- Падение напряжение на каждом элементе: U1=Iобщ*R1=0,69*6= 4,14, U2=2,76, U3=2,07;
- Мощности: потребляемая цепью Pобщ=Uи*Iобщ=9*0,69=6,21, каждым элементом: P1= U1*Iобщ =4,14*0,69=2,86, P2=U2*Iобщ=Вт, P3=U3*Iобщ=1,43.
Параллельное
Условия для расчета используем из предыдущего пункта: R1=6; R2=4; R3=3, U=9.
Проводимость каждой ветви: 1/R1=0.17, 1/R2=0.25, 1/R3=0.33, проводимость схемы 0,17+0.25+0,33=0,75;
Общее R=1/0,75=1,34;
Ток через параллельное соединение и через каждый: I=U/R=9/1,34=6,7; I1=U/R1=1.5, I2=U/R2=2,25, I3=U/R3=3;
Потребление на ветвях и всего: P1=U*I1=9*1,5=13.5, P2=U*I2=20,5, P3=U*I3=27; P=U*I=9*6,7=60,3; P=U*I=9*6,7=60,3.
Смешанное
Получим требуемый результат, используя доступные способы соединения резисторов. Например: Возникла необходимость замены сгоревших 7 Ом. В наличии элементы по 3. Соединив три параллельно, получим единицу. Два включенных последовательно дадут 6. Итого из пяти компонентов получили нужный результат.