Введение в электронику.
Резисторы
Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций Дригалкина В.В. для начинающих радиолюбителей
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“
Резисторы
Резисторы делятся на постоянные, подстроечные и переменные (потенциометры).
Практически в каждой конструкции встречается постоянный резистор. Он представляет собой фарфоровую трубочку (или стержень), на которую снаружи напылена тончайшая пленка металла или сажи (углерода).
Резистор имеет сопротивление и используется для того, чтобы установить нужный ток в электрической цепи.
Вспомните пример с резервуаром: изменяя диаметр трубы (сопротивление нагрузки) , можно получить ту или другую скорость потока води (электрический ток разной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или стержне, тем большее сопротивление тока. Поэтому эту деталь иногда просто называют сопротивлением.
Из постоянных ранее применялись резисторы типа МЛТ (металлизированный лакированный теплостойкий). Их корпуса были окрашены в красный или зеленый цвет. Сегодня радиомагазины чаще заполнены резисторами белового цвета с цветными полосами. И те, и другие Вы можете смело использовать в своих устройствах. Подстроечные резисторы предназначены для настройки аппаратуры, а резистор со сменным сопротивлением (переменный или потенциометр) применяют для регулировки, например, для установки громкости в усилителях.
Резисторы различают по сопротивлению и мощности. Сопротивление, как Вы уже знаете, измеряют в омах, килоомах и мегоомах, а мощность – в ваттах. Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры. Внешний вид постоянных резисторов показан на Рис. 1. Там же показано условно-графическое обозначение резисторов на принципиальной схеме с указанием мощности. Чаще мощность указывают рядом с резистором или рассказывают об этом в описании схемы.
Для миниатюризации своих устройств некоторые используют ЧИП-компоненты, среди которых могут быть как резисторы, так и конденсаторы. На Рис. 1г показан внешний вид ЧИП-резистора. В зарубежной электронике он называется SMD (от Surface Mounted Device – прибор, монтируемый на поверхность). Другими словами ЧИП-компоненты – это безвыводные радиодетали для монтажа со стороны печатных проводников.
Номинальное значение сопротивления резистора указывается производителем на корпусе изделия. Там же наносится и ряд других его характеристик. Для маркировки резисторов используют специальные кодировки: буквенно-цифровую, цветовую и цифровую.
В буквенно-цифровой маркировке единицу сопротивления Ом сокращенно обозначают буквой Е или R, килоом – буквой К, мегоом – буквой М. Если номинальное сопротивление резистора выражают целым числом, то буквенное обозначение единицы измерения ставят после этого числа, например: ЗЗЕ (33 Ом), 47К (47 кОм), ЮМ (10 мОм) . Когда же сопротивление резистора выражают десятичной дробью меньшим за единицу, то буквенное обозначение единицы измерения размещают перед числом, например: К22 (220 Ом) , М47 (470 кОм) . Выражая сопротивление резистора целым числом с десятичной дробью, целое число ставят впереди буквы, а десятичная дробь – после буквы, которая символизирует единицу измерения (буква заменяет запятую после целого числа), например: 1Е5 (1,5 Ом), 2К2 (2,2 кОм), 1М5 (1,5 мОм). Кроме этого, на корпус резистора производители наносят и допустимую мощность. Например, МЛТ-1 обозначает резистор мощностью 1 Вт. Как Вы догадались, данная маркировка верна для отечественных резисторов. В зарубежной принято применять цвета и цифры.
Цветовую маркировку наносят на цилиндрическую поверхность резистора в виде точек или колец-поясков. Маркировочные знаки располагают на резисторе слева направо в следующем порядке: первый знак – первая цифра; второй знак – вторая; третий – множитель. Эти знаки определяют номинальное сопротивление. Четвертый знак – допустимое отклонение сопротивления. Для резисторов с номинальным сопротивлением, выраженным тремя цифрами и множителем, цветовая маркировка состоит из пяти знаков (колец): первые три знака – три цифры номинала: четвертый знак – множитель, пятый – допустимое отклонение сопротивления (см. Рис. 2) . В связи с этим в Интернете появилось множество онлайн калькуляторов для определения сопротивления резисторов. Но, как по мне, проще узнать сопротивление резистора с помощью цифрового прибора – тестера.
При цифровой маркировке величина сопротивления резистора наносится тремя цифрами, из которых две первые показывают ее мантиссу, а третья служит показателем степени 10 для дополнительного множителя. Например, 150 означает 15 Ом, 151 это 150 Ом, 152 – 1500 Ом и т.д. Соответственно, на резисторе с сопротивлением 15 МОм увидим в этом коде: 156. Цифровая маркировка применяется в основном в SMD-компонентах. В следующей таблице приведены примеры некоторых цифровых маркировок.
Ранее я упоминал о мощности резисторов. В отечественной электронике стандарты жестче не только к резисторам, но и к другим компонентам. Это явно демонстрирует Рис. 3. От сюда следует: если в описании схемы говорится об использовании, например, МЛТ-2, его необходимо заменять зарубежным резистором большей мощности. Иначе Ваше устройство долго не “протянет”.
В отличие от постоянных резисторов, которые имеют два вывода, у переменных резисторов таких выводов три. Потенциометры могут содержать и более трех выводов. Такие переменные резисторы обычно используются для компенсации частот в звуковой аппаратуре.
На схеме указывают сопротивление между крайними выводами сменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении оси резистора, которое выступает наружу. Причем, если ось возвращают в одну сторону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между средним выводом и другим крайним. Если же ось возвращают назад, происходит обратное. Переменные резисторы, как и постоянные, могут быть разной мощности, что можно определить по их размерам. Особенно большой мощностью обладают проволочные резисторы, которые предназначены для работы в цепях постоянного и переменного токов. Внешний вид некоторых
переменных резисторов и их обозначение на принципиальной схеме представлены на Рис. 4.
Подобным образом работают и подстроечные резисторы, однако, они, как уже понятно из названия, служат для подстройки, а точнее для установки более точного сопротивления. После чего их больше не трогают. Внешний вид некоторых подстроечников и их обозначение на принципиальной схеме представлены на Рис.5.
Резисторы шумят! Различают собственные шумы и шумы скольжения. Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Их возникновение связано с тепловым движением свободных электронов и прохождением электрического тока. Собственные шумы резисторов тем выше, чем больше температура и напряжение. Высокий уровень шумов резисторов ограничивает чувствительность электронных схем и создает помехи при воспроизведении полезного сигнала. Шумы скольжения (вращения) присущи переменным резисторам. Они возникают в динамическом режиме при движении подвижного контакта по резистивному элементу в виде напряжения помех. В приемных устройствах эти помехи приводят к различным шорохам и трескам. Поэтому в электронике стали использовать цифровую
регулировку. Теперь не часто в аппаратуре встретишь регулятор громкости, построенный на потенциометре.
Кроме указанных выше резисторов, существуют полупроводниковые нелинейные резисторы – изделия электронной техники, основное свойство которых заключается в способности изменять свое электрическое сопротивление под действием управляющих факторов: температуры, напряжения, магнитного поля и др. В зависимости от воздействующего фактора они получили название фоторезисторы, терморезисторы и варисторы. В последнее время их стали относить к управляемым полупроводниковым резисторам. Иными словами, это элементы, чувствительные к воздействию определенного управляющего фактора (см. Рис. 6).
Среди них – фоторезисторы, меняющие свое сопротивление в зависимости от степени освещенности. Чем интенсивней свет, тем больше создается свободных носителей зарядов и тем меньше становится сопротивление элемента. У фоторезисторов обязательно определен и диапазон температуры. Если использовать датчик при разных температурах, то следует обязательно ввести уточняющие преобразования , т.к. свойство сопротивления зависит от внешней температуры. В зависимости от назначения фоторезисторы имеют совершенно различное конструктивное оформление. Иногда это просто пластина полупроводника на стеклянном основании с токонесущими выводами, в других случаях фоторезистор имеет пластмассовый корпус с жесткими штырьками. Широко используются фоторезисторы в полиграфической промышленности при обнаружении обрывов бумажной ленты, контроле за количеством листов, подаваемых в печатную машину. Не обходятся без них и автоматические выключатели уличного освещения.
Терморезисторы, или термисторы – изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры. Существуют терморезисторы как с отрицательным, так и с положительным температурным коэффициентом сопротивления – позисторы.
Терморезисторы используются в системах дистанционного и централизованного измерения и регулирования температур, противопожарной сигнализации, теплового контроля и защиты машин, измерения мощности, измерения вакуума, скоростей движения жидкостей и газов и др. Номинальное сопротивление RH – электрическое сопротивление, значение которого обозначено на терморезисторе или указано в нормативной документации, измеренное при определенной температуре окружающей среды (для большинства типов этих резисторов при 20 °С, а для терморезисторов с высокими рабочими температурами до 300 °С).
Отличительной особенностью варисторов является резко выраженная зависимость электрического сопротивления от приложенного к ним напряжения. Их используют
для стабилизации и защиты от перенапряжений, преобразования частоты и напряжения, а также для регулирования усиления в системах автоматики, различных измерительных устройствах, в телевизионных приемниках. Например, варистор часто используют в сетевых (на 220В) удлинителях. Подключив такую деталь параллельно розеткам удлинителя, разработчики не стесняются заявлять о множестве различных защит и фильтров.
Перейти к следующей статье: Конденсаторы