Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Sastavni dio mjeseca: Otpornici

Svakog mjeseca ove godine istražujemo drugu elektroničku komponentu, istražujući što je to, kako funkcionira i kako je koristite u projektima. Prošli mjesec smo pogledali baterije. Ovaj mjesec ćemo se uhvatiti u koštac s otpornikom, čiji je zadatak ograničiti protok struje i time ga kontrolirati, vodeći ga prema jednoj komponenti i štiteći drugu. Kao i uvijek, započet ćemo s uvodom u otpornike putem uređenog isječka iz osnovne Plugove Enciklopedije elektroničkih komponenata: Svezak 1.

Otpornik je jedna od najosnovnijih komponenti elektronike. Njegova svrha je spriječiti protok struje i nametnuti smanjenje napona. Sastoji se od dvije žice ili vodiča pričvršćenih na suprotnim krajevima ili stranama relativno siromašnog električnog vodiča, čiji se otpor mjeri u ohmima, univerzalno predstavljenim grčkim simbolom omega.

Shematski simboli koji predstavljaju otpornik prikazani su gore (Lijevo: Tradicionalni simbol sheme. Desno: Noviji europski ekvivalent). Američki simbol se još uvijek ponekad koristi u europskim shemama, a europski simbol se ponekad koristi u američkim shemama. Slova K ili M pokazuju da je vrijednost prikazana za otpornik u tisućama ohma, odnosno milijunima ohma. Tamo gdje se ta pisma koriste u Europi, a ponekad iu SAD-u, zamjenjuju se decimalnom točkom. Dakle, 4.7K otpornik može biti identificiran kao 4K7, 3.3M otpornik može biti identificiran kao 3M3, i tako dalje.

Otpornik se obično koristi u svrhe kao što je ograničavanje brzine punjenja kondenzatora; pružanje odgovarajućeg upravljačkog napona poluvodičima kao što su bipolarni tranzistori; štiti LED diode ili druge poluvodiče od prekomjerne struje; podešavanje ili ograničavanje frekvencijskog odziva u audio krugu (zajedno s drugim komponentama); povlačenje ili povlačenje napona na ulaznom pinu digitalnog logičkog čipa; ili kontroliranje napona u točki u krugu. U ovoj zadnjoj aplikaciji, dva otpornika mogu biti smještena u seriju kako bi se stvorio djelitelj napona.

Umjesto otpornika može se koristiti potenciometar gdje je potrebna promjenjiva otpornost.

Uzorci otpornika različitih vrijednosti prikazani su s desne strane. Od vrha do dna, njihove brzine rasipanja snage su 3W, 1W, 1 / 2W, 1 / 4W, 1 / 4W, 1 / 4W i 1 / 8W. Točnost (tolerancija) svakog otpornika, od vrha prema dnu, je plus-ili-minus 5%, 5%, 5%, 1%, 1%, 5% i 1%. Tijelo otpornika boje bež boje često je znak da je njegova tolerancija 5%, dok tijelo plave boje često pokazuje toleranciju od 1% ili 2%. Otpornici plavog tijela i tamno smeđi otpornik sadrže elemente metal-oksidne folije, dok bež-otporni otpornici i zeleni otpornik sadrže ugljični film.

Kako radi

U procesu ometanja protoka struje i smanjenja napona, otpornik apsorbira električnu energiju, koju mora raspršiti kao toplinu. U većini suvremenih elektroničkih sklopova, rasipanje topline je tipično frakcija vata.

Ako je R otpor u ohmima, I je struja koja teče kroz otpornik u amperima, a V je pad napona nametnutog otpornikom (razlika u električnom potencijalu između dva kontakta koji su na nju priključeni), Ohmov zakon kaže:

V = I * R

Ovo je još jedan način da se kaže da će otpornik od 1 ohma omogućiti struju od 1 ampera kada je razlika potencijala između krajeva otpornika 1 volt.

Ako je W snaga u vatima disipirana od strane otpornika, u jednosmjernom krugu:

W = V * I

Zamjenom u Ohmovom zakonu možemo izraziti vate u smislu struje i otpora:

W = I2 * R

Također možemo izraziti vate u smislu napona i otpora:

W = V2 / R

Ti alternativni mogu biti korisni u situacijama kada ne znate pad napona odnosno struju.

Približno slične veze postoje kada se koristi izmjenična struja, iako će snaga biti složenija funkcija.

varijante

  • Aksijalni otpornici imaju dva voda koja izlaze iz suprotnih krajeva obično cilindričnog tijela. Radijalni otpornici imaju paralelne vodove koji izlaze s jedne strane tijela i neobični su.
  • Precizni otpornici Općenito se definiraju da imaju toleranciju ne veću od plus-ili-minus 1%.
  • Opći otpornici manje su stabilne, a njihova je vrijednost manje precizna.

  • Otpornici snage općenito se definiraju kao raspršivanje 1 ili 2 vata ili više, posebno kod napajanja ili pojačala snage. Oni su fizički veći i mogu zahtijevati odvodi topline ili hlađenje ventilatora.
  • Otpornici žičane rane koriste se tamo gdje komponenta mora podnijeti značajnu toplinu. Otpornik žičane rane često se sastoji od izolacijske cijevi ili jezgre koja je ravna ili cilindrična, s više zavoja otporničke žice omotane oko njega. Žica je obično legura nikal-kroma poznata kao nikromom (ponekad napisana kao Ni-krom) i umočena u premaz. Toplina koju stvara struja koja prolazi kroz otpornu žicu potencijalni je problem u elektroničkim krugovima gdje temperatura mora biti ograničena. Međutim, u kućanskim aparatima kao što su sušila za kosu, pećnice za toster i grijače ventilatora, nichrome element se koristi posebno za generiranje topline. Otpornici žičane rane također se koriste u 3D pisačima za taljenje plastike (ili nekog drugog spoja) koja tvori čvrsti izlaz uređaja.
  • Debeli filmski otpornici ponekad se izrađuju u ravnom, kvadratnom formatu. Uzorak je prikazan na desnoj strani, ocijenjeno da rasipa 10W s njegove ravne površine. Otpornost ove komponente je 1K.
  • Površinski otpornici općenito se sastoje od otpornog tintnog filma otisnutog na vrhu tablete od keramičkog spoja od aluminijevog oksida, često približno 6 mm dugog, poznatog kao 2512 oblik faktora. Svaki otpornik za površinsku montažu ima dva niklovana završetka presvučena lemljenjem, koja se topi kada je otpornik priključen na ploču. Gornja površina je obložena, obično s crnim epoksidom, kako bi se zaštitio otporni element.

Kodiranje vrijednosti

Aksijalni otpornici kroz rupe tradicionalno se ispisuju s nizom od tri obojena traka kako bi izrazili vrijednost komponente, pri čemu svaka od prve dvije linije predstavlja znamenku od 0 do 9, dok treći pojas označava decimalni množitelj (broj nula). , od 0 do 9, koje treba dodati brojkama). Četvrti pojas srebra ili zlata označava 10% odnosno 5% tolerancije. Nijedan četvrti pojas ne bi pokazao 20% tolerancije, iako je to postalo vrlo rijetko.

Mnogi otpornici sada imaju pet traka u boji kako bi se omogućilo prikazivanje srednjih ili djelomičnih vrijednosti. U ovoj shemi, prve tri skupine imaju numeričke vrijednosti (koristeći isti sustav boja kao i prije), dok je četvrti opseg množitelj. Peti pojas, na suprotnom kraju otpornika, pokazuje njegovu toleranciju.

U donjem grafikonu, brojčana ili množiteljska vrijednost svake boje prikazana je kao "spektar" na vrhu slike. Tolerancija ili preciznost otpornika, izražena kao postotak plus ili minus, prikazana je pomoću srebra, zlata i raznih boja, na dnu slike.

Prikazana su dva otpornika uzorka. Gornji dio ima vrijednost 1K, što je označeno crvenom i crnom trakom na lijevoj strani (koja predstavlja brojku 1 i brojem 0) i trećom crvenom trakom (koja označava dvije dodatne nule). Zlatni pojas na desnoj strani pokazuje preciznost od 5%. Donja ima vrijednost od 1,05K, označenu smeđim, crnim i zelenim trakama na lijevoj strani (koje predstavljaju broj 1 i brojkom 0 iza koje slijedi broj 5) i četvrti pojas smeđe (što označava jednu dodatnu nulu). Smeđa traka na desnoj strani pokazuje preciznost od 1%.

U iznimno staroj opremi, otpornici se mogu kodirati shemom tijela-vrh-točka, pri čemu boja tijela predstavlja početnu znamenku, krajnja boja predstavlja drugu znamenku, a točka predstavlja množitelj. Brojčani identiteti boja isti su kao u trenutnoj shemi boja.

U svim suvremenim shemama, tri ili četiri pojasa koji pokazuju vrijednost otpora su razmaknuti u neposrednoj blizini, dok ih veći razmak odvaja od trake koja pokazuje toleranciju. Vrijednost otpornika trebala bi se očitati držeći otpornik tako da je skupina usko raspoređenih brojčanih pojasa na lijevoj strani.

Zbunjujuće, neki otpornici se mogu naći tamo gdje prve tri trake definiraju vrijednost, koristeći staru konvenciju s tri opsega; četvrti pojas označava toleranciju; i peti pojas na suprotnom kraju komponente označava pouzdanost. Međutim, ova shema boja je neuobičajena.

Druge konvencije kodiranja boja mogu se naći u posebnim aplikacijama, kao što je vojna oprema.

Uobičajeno je da otpornici s ugljenim filmom imaju ružičastu boju tijela, dok otpornici metalnog filma kroz rupe često imaju plavu boju tijela. Međutim, u relativno rijetkim slučajevima, plava boja tijela također može označavati a topljiv otpornik (dizajniran tako da izgori bezopasno kao osigurač, ako je preopterećen) dok bijelo tijelo može ukazivati ​​na a nezapaljivo otpornik. Budite oprezni prilikom zamjene ovih posebnih vrsta.

Neke suvremene otpornike mogu imati na njima numerički ispisane vrijednosti. Površinski otpornici također imaju na sebi otisnute brojeve, ali oni su kod, a ne izravan prikaz otpora. Zadnja znamenka označava broj nula u vrijednosti otpornika, dok prethodna dva ili tri broja određuju samu vrijednost. Slova R označavaju decimalnu točku. Tako 3R3 otpornik za površinsku montažu ima vrijednost od 3,3 Ohma, dok 330 označava 33 Ohma, a 332 pokazuje 3,300 Ohma. 2152 otpornik za površinsku montažu imao bi vrijednost od 21.500 Ohma.

Površinski otpornik s jednom nulom ispisanom na njemu je a nula ohm komponenta koja ima istu funkciju kao i kratkospojnik. Koristi se za praktičnost, jer se lako umeće automatiziranom proizvodnom linijom opreme. Djeluje samo kao most između tragova na pločici.

Kada su vrijednosti otpornika tiskane na papiru u shemi, loša reprodukcija može rezultirati izostavljanjem decimalnih točaka ili unošenjem točkica koje izgledaju kao decimalne točke. Europljani su se pozabavili ovim pitanjem korištenjem slova kao zamjene za decimalnu točku, tako da će otpornik od 5.6K biti prikazan kao 5K6, ili će 3.3M otpornik biti prikazan kao 3M3. Ova praksa se rijetko prati u Sjedinjenim Državama.

Za više informacija o mikroprekidačima, rockerima, klizačima, preklopnicima, DIP-ovima, SIP-ovima, prekidačima za veslo i još mnogo toga pogledajte Enciklopediju elektroničkih komponenata Volume 1 autora Charlesa Platta. To je informativan, koncizan i dobro organiziran resurs koji je savršen za učitelje, hobiste, inženjere i studente koji žele brzu referencu za elektroniku.

Kupi sada!

Udio

Ostavite Komentar