Što je otpornik i čemu služi?

Otpornici su među najčešće korištenim elementima u elektronici. Ovaj naziv odavno je izašao iz uskog okvira terminologije radio-amatera. A za svakoga koga barem malo zanima elektronika taj izraz ne bi trebao izazvati nesporazum.

 

Što je otpornik

Najjednostavnija definicija je sljedeća: otpornik je element električnog kruga koji se opire struji koja teče kroz njega. Naziv elementa dolazi od latinske riječi "resisto" - "opirem se", radio-amateri često tako nazivaju ovaj dio - otpor.

Razmotrite što su otpornici, čemu služe otpornici. Odgovori na ova pitanja podrazumijevaju poznavanje fizičkog značenja osnovnih pojmova elektrotehnike.

Da biste objasnili princip rada otpornika, možete koristiti analogiju s vodovodnim cijevima.Ako se na bilo koji način ometa protok vode u cijevi (na primjer, smanjenjem njenog promjera), unutarnji tlak će se povećati. Uklanjanjem barijere smanjujemo pritisak. U elektrotehnici taj tlak odgovara naponu – otežavajući protok električne struje povećavamo napon u strujnom krugu, smanjujemo otpor, a snižavamo napon.

Promjenom promjera cijevi možete promijeniti brzinu protoka vode, u električnim krugovima, promjenom otpora, možete podesiti jačinu struje. Vrijednost otpora obrnuto je proporcionalna vodljivosti elementa.

Svojstva otpornih elemenata mogu se koristiti u sljedeće svrhe:

• pretvaranje struje u napon i obrnuto;
• ograničavanje struje koja teče kako bi se dobila određena vrijednost;
• stvaranje djelitelja napona (na primjer, u mjernim instrumentima);
• rješavanje drugih posebnih problema (na primjer, smanjenje radijskih smetnji).

Da biste objasnili što je otpornik i zašto je potreban, možete koristiti sljedeći primjer. Sjaj poznate LED diode javlja se pri niskoj jakosti struje, ali njezin vlastiti otpor je toliko mali da ako se LED dioda stavi izravno u krug, tada će čak i pri naponu od 5 V struja koja teče kroz nju premašiti dopuštene parametre dijela. Od takvog opterećenja LED će odmah otkazati. Stoga je u krug uključen otpornik čija je svrha u ovom slučaju ograničiti struju na zadanu vrijednost.

Svi otporni elementi su pasivne komponente električnih krugova, za razliku od aktivnih, ne daju energiju sustavu, već je samo troše.

Nakon što smo shvatili što su otpornici, potrebno je razmotriti njihove vrste, oznaku i oznaku.

Vrste otpornika

Vrste otpornika mogu se podijeliti u sljedeće kategorije:

1. Neregulirano (trajno) - žica, kompozit, film, ugljik itd.
2. Podesivo (varijable i trimeri). Trimer otpornici dizajnirani su za podešavanje električnih krugova. Za podešavanje razine signala koriste se elementi s promjenjivim otporom (potenciometri).

Posebnu skupinu predstavljaju poluvodički otporni elementi (termistori, fotootpornici, varistori itd.)

Karakteristike otpornika određuju se njihovom namjenom i postavljaju se tijekom proizvodnje. Među ključnim parametrima:

1. Nazivni otpor. Ovo je glavna karakteristika elementa, mjerena u omima (Ohm, kOhm, MΩ).
2. Dopušteno odstupanje kao postotak navedenog nazivnog otpora. Označava moguće širenje pokazatelja, određeno proizvodnom tehnologijom.
3. Rasipanje snage je maksimalna snaga koju otpornik može raspršiti pod dugotrajnim opterećenjem.
4. Temperaturni koeficijent otpora je vrijednost koja pokazuje relativnu promjenu otpora otpornika s promjenom temperature od 1 °C.
5. Granični radni napon (električna snaga). Ovo je maksimalni napon pri kojem dio zadržava deklarirane parametre.
6. Karakteristika šuma - stupanj izobličenja koje otpornik unosi u signal.
7. Otpornost na vlagu i toplinu - maksimalne vrijednosti vlažnosti i temperature, čiji višak može dovesti do kvara dijela.
8. Faktor napona. Vrijednost koja uzima u obzir ovisnost otpora o primijenjenom naponu.

Upotreba otpornika u mikrovalnom području daje važnost dodatnim karakteristikama: parazitskom kapacitetu i induktivnosti.

Poluvodički otpornici

To su poluvodički uređaji s dva izvoda, koji imaju ovisnost električnog otpora o parametrima okoline - temperaturi, osvjetljenosti, naponu itd. Za izradu takvih dijelova koriste se poluvodički materijali dopirani nečistoćama, čija vrsta određuje ovisnost vodljivosti o vanjskim utjecajima.

Postoje sljedeće vrste poluvodičkih otpornih elemenata:

1. Linijski otpornik. Izrađen od lagano legiranog materijala, ovaj element ima malu ovisnost otpora na vanjske utjecaje u širokom rasponu napona i struja, a najčešće se koristi u proizvodnji integriranih sklopova.
2. Varistor je element čiji otpor ovisi o jakosti električnog polja. Ovo svojstvo varistora određuje opseg njegove primjene: za stabilizaciju i regulaciju električnih parametara uređaja, za zaštitu od prenapona i za druge svrhe.
3. Termistor. Ova vrsta nelinearnih otpornih elemenata ima sposobnost mijenjanja otpora ovisno o temperaturi. Postoje dvije vrste termistora: termistor, čiji otpor opada s temperaturom, i termistor, čiji otpor raste s temperaturom. Termistori se koriste tamo gdje je važna stalna kontrola nad temperaturnim procesom.
4. Fotootpornik. Otpor ovog uređaja mijenja se pod utjecajem svjetlosnog toka i ne ovisi o primijenjenom naponu.U proizvodnji se koriste olovo i kadmij, što je u nizu zemalja bilo razlogom odbijanja korištenja ovih dijelova iz ekoloških razloga. Danas su fotootpornici inferiorni u potražnji u odnosu na fotodiode i fototranzistori koji se koriste u sličnim čvorovima.
5. Mjerenje naprezanja. Ovaj element je konstruiran na način da može mijenjati svoj otpor ovisno o vanjskom mehaničkom djelovanju (deformaciji). Koristi se u jedinicama koje pretvaraju mehaničko djelovanje u električne signale.

Takvi poluvodički elementi kao što su linearni otpornici i varistor karakterizira slab stupanj ovisnosti o vanjskim čimbenicima. Kod mjerača naprezanja, termistora i fotootpornika, ovisnost karakteristika o udaru je jaka.

Poluvodički otpornici na dijagramu označeni su intuitivnim simbolima.

Otpornik u krugu

U ruskim krugovima elementi s konstantnim otporom obično se označavaju kao bijeli pravokutnik, ponekad sa slovom R iznad njega. Na stranim krugovima možete pronaći oznaku otpornika u obliku ikone "cik-cak" sa sličnim slovom R na vrhu. Ako je neki parametar dijela važan za rad uređaja, uobičajeno je to navesti na dijagramu.

Snaga se može označiti prugama na pravokutniku:

• 2 W - 2 okomite linije;
• 1 W - 1 okomita linija;
• 0,5 W - 1 uzdužna linija;
• 0,25 W - jedna kosa linija;
• 0,125 W - dvije kose crte.

Snagu je dopušteno na dijagramu označiti rimskim brojevima.

Oznaka varijabilnih otpornika razlikuje se po prisutnosti dodatne linije sa strelicom iznad pravokutnika, što simbolizira mogućnost podešavanja, brojevi mogu označavati numeriranje pinova.

Poluvodički otpornici označeni su istim bijelim pravokutnikom, ali precrtani kosom crtom (osim fotootpornika) sa slovom koje označava vrstu regulacijskog djelovanja (U - za varistor, P - za mjerač naprezanja, t - za termistor ). Fotootpornik je označen pravokutnikom u krugu prema kojem su usmjerene dvije strelice koje simboliziraju svjetlost.

Parametri otpornika ne ovise o frekvenciji struje koja teče, što znači da ovaj element jednako funkcionira u DC i AC krugovima (i niske i visoke frekvencije). Iznimka su žičani otpornici, koji su inherentni induktivni i mogu izgubiti energiju zbog zračenja na visokim i mikrovalnim frekvencijama.

Ovisno o zahtjevima za svojstva električnog kruga, otpornici se mogu spojiti paralelno i serijski. Formule za izračun ukupnog otpora za različite spojeve kruga značajno se razlikuju. Kada je spojen u seriju, ukupni otpor jednak je jednostavnom zbroju vrijednosti ​​elemenata uključenih u krug: R = R1 + R2 + ... + Rn.

Kada se spoji paralelno, za izračunavanje ukupnog otpora potrebno je zbrojiti recipročne vrijednosti elemenata. To će rezultirati vrijednošću koja je također suprotna od konačne: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.

Ukupni otpor paralelno spojenih otpornika bit će manji od najmanjeg od njih.

Denominacije

Postoje standardne vrijednosti otpora za otporne elemente, nazvane "nominalni raspon otpornika". Pristup kreiranju ove serije temelji se na sljedećem razmatranju: korak između vrijednosti treba pokriti dopušteno odstupanje (pogrešku). Primjer - ako je vrijednost elementa 100 ohma, a tolerancija 10%, tada će sljedeća vrijednost u nizu biti 120 ohma.Takav korak omogućuje izbjegavanje nepotrebnih vrijednosti, budući da susjedne denominacije, zajedno s širenjem pogreške, praktički pokrivaju cijeli raspon vrijednosti između njih.

Proizvedeni otpornici se kombiniraju u serije koje se razlikuju u tolerancijama. Svaka serija ima svoju nominalnu seriju.

Razlike između serija:

• E 6 - tolerancija 20%;
• E 12 - tolerancija 10%;
• E 24 - tolerancija 5% (ponekad 2%);
• E 48 - tolerancija 2%;
• E 96 - tolerancija 1%;
• E 192 - tolerancija 0,5% (ponekad 0,25%, 0,1% i niže).

Najraširenija serija E 24 uključuje 24 vrijednosti otpora.

Obilježava

Veličina otpornog elementa izravno je povezana s njegovom snagom disipacije, što je veća, to su veće dimenzije dijela. Ako je na dijagramima lako navesti bilo koju brojčanu vrijednost, označavanje proizvoda može biti teško. Trend minijaturizacije u proizvodnji elektronike potiče potrebu za sve manjim komponentama, što povećava složenost i pisanja informacija na pakiranju i čitanja.

Kako bi se olakšala identifikacija otpornika u ruskoj industriji, koristi se alfanumerička oznaka. Otpor se označava na sljedeći način: brojevi označavaju nominalnu vrijednost, a slovo se stavlja ili iza brojeva (u slučaju decimalnih vrijednosti) ili ispred njih (za stotine). Ako je vrijednost manja od 999 ohma, tada se broj primjenjuje bez slova (ili mogu stajati slova R ili E). Ako je vrijednost naznačena u kOhm, tada se slovo K stavlja iza broja, slovo M odgovara vrijednosti u MΩ.

Ocjene američkih otpornika označene su s tri znamenke. Prva dva od njih pretpostavljaju denominaciju, treća - broj nula (desetica) dodanih vrijednosti.

U robotskoj proizvodnji elektroničkih komponenti primijenjeni simboli često završe na strani dijela koji je okrenut prema ploči, što onemogućuje čitanje informacija.

Kodiranje boja

Kako bi se osiguralo da informacije o parametrima dijela ostaju čitljive s bilo koje strane, koristi se označavanje u boji, dok se boja nanosi u prstenaste pruge. Svaka boja ima svoju numeričku vrijednost. Trake na detaljima postavljene su bliže jednom od zaključaka i s njega se čitaju s lijeva na desno. Ako je zbog male veličine dijela nemoguće pomaknuti oznaku boje na jedan zaključak, tada je prva traka napravljena 2 puta šira od ostalih.

Elementi s dopuštenom pogreškom od 20% označeni su s tri retka, za pogrešku od 5-10% koriste se 4 retka. Najtočniji otpornici su naznačeni pomoću 5-6 redaka, prva 2 od njih odgovaraju ocjeni dijela. Ako postoje 4 trake, onda treća označava decimalni množitelj za prve dvije trake, četvrti redak znači točnost. Ako postoji 5 traka, onda je treći od njih treća denominacija, četvrti je stupanj indikatora (broj nula), a peti je točnost. Šesti redak označava temperaturni koeficijent otpora (TCR).

U slučaju oznake s četiri pruge, zlatne ili srebrne pruge uvijek dolaze zadnje.

Svi znakovi izgledaju komplicirano, ali sposobnost brzog čitanja oznaka dolazi s iskustvom.

Slični članci: