Vastukset ovat elektroniikassa eniten käytettyjä elementtejä. Tämä nimi on jo pitkään poistunut radioamatöörien terminologian kapeasta kehyksestä. Ja jokaiselle, joka on vähintäänkin kiinnostunut elektroniikasta, termin ei pitäisi aiheuttaa väärinkäsitystä.
Sisältö
Mikä on vastus
Yksinkertaisin määritelmä on seuraava: vastus on sähköpiirin elementti, joka vastustaa sen läpi kulkevaa virtaa. Elementin nimi tulee latinan sanasta "resisto" - "minä vastustan", radioamatöörit kutsuvat tätä osaa usein niin - vastus.
Mieti, mitä vastukset ovat, mitä varten vastukset ovat. Vastaukset näihin kysymyksiin edellyttävät sähkötekniikan peruskäsitteiden fyysisen merkityksen tuntemista.
Vastuksen toimintaperiaatteen selittämiseksi voit käyttää analogiaa vesiputkien kanssa.Jos veden virtaus putkessa jollakin tavalla estyy (esimerkiksi pienentämällä sen halkaisijaa), sisäinen paine kasvaa. Poistamalla esteen vähennämme painetta. Sähkötekniikassa tämä paine vastaa jännitettä - vaikeuttamalla sähkövirran virtausta lisäämme piirin jännitettä vähentäen vastusta ja laskemalla jännitettä.
Muutamalla putken halkaisijaa voit muuttaa veden virtauksen nopeutta, sähköpiireissä muuttamalla vastusta, voit säätää virran voimakkuutta. Resistanssiarvo on kääntäen verrannollinen elementin johtavuuteen.
Resistiivisten elementtien ominaisuuksia voidaan käyttää seuraaviin tarkoituksiin:
- virran muuntaminen jännitteeksi ja päinvastoin;
- virtaavan virran rajoittaminen määritetyn arvon saamiseksi;
- jännitteenjakajien luominen (esimerkiksi mittauslaitteissa);
- muiden erityisongelmien ratkaiseminen (esimerkiksi radiohäiriöiden vähentäminen).
Selvittääksesi, mikä vastus on ja miksi sitä tarvitaan, voit käyttää seuraavaa esimerkkiä. Tutun LEDin hehku tapahtuu alhaisella virranvoimakkuudella, mutta sen oma vastus on niin pieni, että jos LED sijoitetaan suoraan piiriin, niin jopa 5 V:n jännitteellä sen läpi kulkeva virta ylittää sallitut parametrit osasta. Tällaisesta kuormasta LED epäonnistuu välittömästi. Siksi piiriin sisältyy vastus, jonka tarkoituksena on tässä tapauksessa rajoittaa virta tiettyyn arvoon.
Kaikki resistiiviset elementit ovat sähköpiirien passiivisia komponentteja, toisin kuin aktiiviset, ne eivät anna energiaa järjestelmään, vaan vain kuluttavat sitä.
Kun on selvitetty, mitä vastukset ovat, on otettava huomioon niiden tyypit, nimitys ja merkintä.
Vastusten tyypit
Vastustyypit voidaan jakaa seuraaviin luokkiin:
- Säätelemätön (pysyvä) - lanka, komposiitti, kalvo, hiili jne.
- Säädettävä (muuttujat ja trimmerit). Trimmerin vastukset on suunniteltu virittämään sähköpiirejä. Muuttuvan resistanssin elementtejä (potentiometrejä) käytetään signaalitasojen säätämiseen.
Erillistä ryhmää edustavat puolijohdevastuselementit (termistorit, valovastukset, varistorit jne.)
Vastusten ominaisuudet määräytyvät niiden tarkoituksen mukaan ja asetetaan valmistuksen aikana. Keskeisten parametrien joukossa:
- Nimellisvastus. Tämä on elementin pääominaisuus, mitattuna ohmeina (Ohm, kOhm, MΩ).
- Sallittu poikkeama prosentteina määritetystä nimellisvastuksesta. Tarkoittaa indikaattorin mahdollista leviämistä valmistustekniikan mukaan.
- Tehonhäviö on suurin teho, jonka vastus voi haihtua pitkäaikaisessa kuormituksessa.
- Lämpötilavastuskerroin on arvo, joka osoittaa vastuksen resistanssin suhteellisen muutoksen lämpötilan muutoksella 1 ° C.
- Rajoita käyttöjännitettä (sähkövoimaa). Tämä on suurin jännite, jolla osa säilyttää ilmoitetut parametrit.
- Kohinaominaisuus - vastuksen signaaliin tuoman vääristymän aste.
- Kosteudenkestävyys ja lämmönkestävyys - kosteuden ja lämpötilan maksimiarvot, joiden ylimäärä voi johtaa osan rikkoutumiseen.
- Jännitetekijä. Arvo, joka ottaa huomioon vastuksen riippuvuuden käytetystä jännitteestä.
Vastusten käyttö mikroaaltoalueella korostaa lisäominaisuuksia: loiskapasitanssia ja induktanssia.
Puolijohdevastukset
Nämä ovat puolijohdelaitteita kahdella johdolla, joiden sähkövastus on riippuvainen ympäristön parametreista - lämpötilasta, valaistuksesta, jännitteestä jne. Tällaisten osien valmistukseen käytetään epäpuhtauksilla seostettuja puolijohdemateriaaleja, joiden tyyppi määrää johtavuuden riippuvuus ulkoisista vaikutuksista.
Puolijohde-resistiivisiä elementtejä on seuraavan tyyppisiä:
- Linjavastus. Kevyesti seostetusta materiaalista valmistetulla elementillä on alhainen resistanssiriippuvuus ulkoisista vaikutuksista monenlaisissa jännitteissä ja virroissa; sitä käytetään useimmiten integroitujen piirien valmistuksessa.
- Varistori on elementti, jonka resistanssi riippuu sähkökentän voimakkuudesta. Tämä varistorin ominaisuus määrää sen käyttöalueen: laitteiden sähköisten parametrien stabilointiin ja säätelyyn, ylijännitteen suojaamiseen ja muihin tarkoituksiin.
- Termistori. Tällaisilla epälineaarisilla resistiivisillä elementeillä on kyky muuttaa vastustaan lämpötilasta riippuen. Termistoreja on kahta tyyppiä: termistori, jonka resistanssi pienenee lämpötilan myötä, ja termistori, jonka resistanssi kasvaa lämpötilan myötä. Termistoreita käytetään, kun lämpötilaprosessin jatkuva hallinta on tärkeää.
- Valovastus. Tämän laitteen resistanssi muuttuu valovirran vaikutuksesta, eikä se riipu käytetystä jännitteestä.Valmistuksessa käytetään lyijyä ja kadmiumia, useissa maissa tämä oli syynä ympäristösyistä kieltäytymiseen näiden osien käytöstä. Nykyään valovastukset ovat vähemmän kysyttyjä kuin vastaavissa solmuissa käytetyt fotodiodit ja fototransistorit.
- Venymämittari. Tämä elementti on suunniteltu siten, että se pystyy muuttamaan vastustaan ulkoisen mekaanisen vaikutuksen (muodonmuutos) mukaan. Sitä käytetään yksiköissä, jotka muuttavat mekaanisen toiminnan sähköisiksi signaaleiksi.
Tällaisille puolijohdeelementeille, kuten lineaarisille vastuksille ja varistoreille, on ominaista heikko riippuvuus ulkoisista tekijöistä. Venymäantureilla, termistoreilla ja valovastuksilla ominaisuuksien riippuvuus iskun vaikutuksesta on vahva.
Kaavion puolijohdevastukset on merkitty intuitiivisilla symboleilla.
Vastus piirissä
Venäläisillä piireillä vakiovastuksen omaavat elementit merkitään yleensä valkoisena suorakulmiona, joskus sen yläpuolella oleva kirjain R. Ulkomaisista piireistä löydät vastuksen merkinnän "siksak"-kuvakkeen muodossa, jonka päällä on samanlainen kirjain R. Jos jokin osan parametri on tärkeä laitteen toiminnan kannalta, on tapana ilmoittaa se kaaviossa.
Teho voidaan osoittaa raidoilla suorakulmiossa:
- 2 W - 2 pystysuoraa viivaa;
- 1 W - 1 pystysuora viiva;
- 0,5 W - 1 pituussuuntainen viiva;
- 0,25 W - yksi vino viiva;
- 0,125 W - kaksi vinoa linjaa.
Teho on sallittua ilmoittaa kaaviossa roomalaisin numeroin.
Muuttuvien vastusten merkintä erottuu siitä, että suorakulmion yläpuolella on ylimääräinen rivi nuolella, joka symboloi säätömahdollisuutta, numerot voivat osoittaa nastanumeron.
Puolijohdevastukset on merkitty samalla valkoisella suorakulmiolla, mutta yliviivattu vinolla viivalla (paitsi valovastukset) kirjaimella, joka ilmaisee ohjaustoiminnon tyypin (U - varistorille, P - venymämittarille, t - termistorille ). Valovastusta ilmaisee ympyrän muotoinen suorakulmio, jota kohti osoittaa kaksi valoa symboloivaa nuolta.
Vastuksen parametrit eivät riipu virtaavan virran taajuudesta, mikä tarkoittaa, että tämä elementti toimii tasa- ja vaihtovirtapiireissä (sekä matalilla että korkeilla taajuuksilla). Poikkeuksen muodostavat lankavastukset, jotka ovat luonnostaan induktiivisia ja voivat menettää energiaa korkeilla taajuuksilla ja mikroaaltotaajuuksilla tapahtuvan säteilyn vuoksi.
Sähköpiirin ominaisuuksien vaatimuksista riippuen vastukset voidaan kytkeä rinnan ja sarjaan. Eri piirikytkentöjen kokonaisvastuksen laskentakaavat ovat merkittävästi erilaisia. Sarjaan kytkettynä kokonaisvastus on yhtä suuri kuin piiriin sisältyvien elementtien arvojen yksinkertainen summa: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn.
Kun se on kytketty rinnan, kokonaisvastuksen laskemiseksi on tarpeen lisätä elementtien arvojen käänteiset. Tämä johtaa arvon, joka on myös päinvastainen kuin lopullinen: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.
Rinnakkain kytkettyjen vastusten kokonaisresistanssi on pienempi kuin pienin niistä.
Tunnustukset
Resistiivisille elementeille on olemassa vakioresistanssiarvot, joita kutsutaan "nimellisvastusalueeksi". Tämän sarjan luontitapa perustuu seuraavaan harkintaan: arvojen välisen askeleen tulee kattaa sallittu poikkeama (virhe). Esimerkki - jos elementin arvo on 100 ohmia ja toleranssi on 10%, sarjan seuraava arvo on 120 ohmia.Tällainen askel mahdollistaa turhien arvojen välttämisen, sillä viereiset nimellisarvot yhdessä virheen leviämisen kanssa kattavat käytännössä koko niiden välisen arvoalueen.
Valmistetut vastukset yhdistetään sarjoiksi, joiden toleranssit eroavat toisistaan. Jokaisella sarjalla on oma nimellinen sarjansa.
Erot sarjojen välillä:
- E 6 - toleranssi 20 %;
- E 12 - toleranssi 10%;
- E 24 - toleranssi 5% (joskus 2%);
- E 48 - toleranssi 2%;
- E 96 - toleranssi 1 %;
- E 192 - 0,5 % toleranssi (joskus 0,25 %, 0,1 % tai vähemmän).
Yleisimmin käytetty E 24 -sarja sisältää 24 vastusarvoa.
Merkintä
Resistiivisen elementin koko on suoraan verrannollinen sen hajoamistehoon, mitä suurempi se on, sitä suuremmat osan mitat ovat. Jos kaavioihin on helppo ilmoittaa jokin numeerinen arvo, voi tuotteiden merkitseminen olla vaikeaa. Elektroniikan valmistuksen miniatyrisointitrendi lisää yhä pienempien komponenttien tarvetta, mikä vaikeuttaa sekä pakkaukseen kirjoittamista että sen lukemista.
Vastusten tunnistamisen helpottamiseksi Venäjän teollisuudessa käytetään aakkosnumeerista merkintää. Resistanssi ilmaistaan seuraavasti: numerot osoittavat nimellisarvon ja kirjain sijoitetaan joko numeroiden taakse (jos kyseessä on desimaaliluku) tai niiden eteen (sadalle). Jos arvo on alle 999 ohmia, numeroa käytetään ilman kirjainta (tai R- tai E-kirjaimet voivat olla voimassa). Jos arvo ilmoitetaan kOhmeina, niin K-kirjain laitetaan numeron taakse, kirjain M vastaa arvoa MΩ.
Amerikkalaisten vastusten arvot on merkitty kolmella numerolla. Kaksi ensimmäistä niistä olettavat nimellisarvoa, kolmas - arvoon lisättyjen nollien (kymmenien) lukumäärä.
Elektroniikkakomponenttien robottituotannossa käytetyt symbolit päätyvät usein levyä päin olevan osan puolelle, mikä tekee tiedon lukemisen mahdottomaksi.
Värikoodaus
Jotta varmistetaan, että tiedot osan parametreista pysyvät luettavissa kaikilta puolilta, käytetään värimerkintää, kun taas maali levitetään rengasmaisin raidoin. Jokaisella värillä on oma numeroarvonsa. Yksityiskohtien raidat sijoitetaan lähemmäksi yhtä johtopäätöstä ja luetaan siitä vasemmalta oikealle. Jos osan pienen koon vuoksi on mahdotonta siirtää värimerkintää yhteen johtopäätökseen, ensimmäinen nauha tehdään 2 kertaa leveämpi kuin muut.
Elementit, joiden sallittu virhe on 20%, on merkitty kolmella rivillä, kun virhe on 5-10%, käytetään 4 riviä. Tarkimmat vastukset on merkitty 5-6 rivillä, joista 2 ensimmäistä vastaavat osan arvoa. Jos kaistaa on 4, kolmas osoittaa kahden ensimmäisen kaistan desimaalikertoimen, neljäs rivi tarkoittaa tarkkuutta. Jos kaistaa on 5, niin kolmas niistä on kolmas nimellisarvo, neljäs on indikaattorin aste (nollien lukumäärä) ja viides on tarkkuus. Kuudes rivi tarkoittaa resistanssin lämpötilakerrointa (TCR).
Neliraitaisessa merkinnässä kulta- tai hopeanauhat ovat aina viimeisenä.
Kaikki merkit näyttävät monimutkaisilta, mutta kyky lukea merkinnät nopeasti tulee kokemuksen myötä.
Samanlaisia artikkeleita:
