Τι είναι η αντίσταση και σε τι χρησιμεύει;

Οι αντιστάσεις είναι από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα στοιχεία στα ηλεκτρονικά. Αυτό το όνομα έχει ξεφύγει εδώ και καιρό από το στενό πλαίσιο της ορολογίας των ραδιοερασιτεχνών. Και για όποιον ενδιαφέρεται τουλάχιστον λίγο για τα ηλεκτρονικά, ο όρος δεν πρέπει να προκαλεί παρεξήγηση.

 

Τι είναι μια αντίσταση

Ο απλούστερος ορισμός είναι ο εξής: αντίσταση είναι ένα στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που αντιστέκεται στο ρεύμα που το διαρρέει. Το όνομα του στοιχείου προέρχεται από τη λατινική λέξη "resisto" - "αντιστέκομαι", οι ραδιοερασιτέχνες συχνά αποκαλούν αυτό το μέρος με αυτόν τον τρόπο - αντίσταση.

Σκεφτείτε τι είναι οι αντιστάσεις, για ποιες είναι οι αντιστάσεις. Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα συνεπάγονται εξοικείωση με τη φυσική έννοια των βασικών εννοιών της ηλεκτρικής μηχανικής.

Για να εξηγήσετε την αρχή λειτουργίας της αντίστασης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την αναλογία με τους σωλήνες νερού.Εάν με οποιονδήποτε τρόπο παρεμποδιστεί η ροή του νερού στον σωλήνα (για παράδειγμα, με τη μείωση της διαμέτρου του), η εσωτερική πίεση θα αυξηθεί. Αφαιρώντας το φράγμα μειώνουμε την πίεση. Στην ηλεκτρική μηχανική, αυτή η πίεση αντιστοιχεί στην τάση - δυσκολεύοντας τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, αυξάνουμε την τάση στο κύκλωμα, μειώνοντας την αντίσταση και μειώνουμε την τάση.

Αλλάζοντας τη διάμετρο του σωλήνα, μπορείτε να αλλάξετε την ταχύτητα ροής του νερού, στα ηλεκτρικά κυκλώματα, αλλάζοντας την αντίσταση, μπορείτε να ρυθμίσετε την ισχύ του ρεύματος. Η τιμή αντίστασης είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αγωγιμότητα του στοιχείου.

Οι ιδιότητες των ωμικών στοιχείων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τους ακόλουθους σκοπούς:

• μετατροπή ρεύματος σε τάση και αντίστροφα.
• περιορισμός του ρεύματος ροής για να ληφθεί η καθορισμένη τιμή του·
• δημιουργία διαιρετών τάσης (για παράδειγμα, σε όργανα μέτρησης).
• επίλυση άλλων ειδικών προβλημάτων (για παράδειγμα, μείωση των παρεμβολών ραδιοφώνου).

Για να εξηγήσετε τι είναι μια αντίσταση και γιατί χρειάζεται, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το ακόλουθο παράδειγμα. Η λάμψη του γνωστού LED εμφανίζεται με χαμηλή ένταση ρεύματος, αλλά η αντίστασή του είναι τόσο μικρή που εάν το LED τοποθετηθεί απευθείας στο κύκλωμα, τότε ακόμη και σε τάση 5 V, το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό θα υπερβεί τις επιτρεπόμενες παραμέτρους του τμήματος. Από ένα τέτοιο φορτίο, το LED θα αποτύχει αμέσως. Επομένως, στο κύκλωμα περιλαμβάνεται μια αντίσταση, σκοπός της οποίας σε αυτή την περίπτωση είναι να περιορίσει το ρεύμα σε μια δεδομένη τιμή.

Όλα τα ωμικά στοιχεία είναι παθητικά στοιχεία ηλεκτρικών κυκλωμάτων, σε αντίθεση με τα ενεργά, δεν δίνουν ενέργεια στο σύστημα, αλλά μόνο την καταναλώνουν.

Έχοντας καταλάβει τι είναι οι αντιστάσεις, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη τους τύπους, τον χαρακτηρισμό και τη σήμανση.

Τύποι αντιστάσεων

Οι τύποι αντιστάσεων μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες κατηγορίες:

1. Μη ρυθμισμένο (μόνιμο) - σύρμα, σύνθετο, φιλμ, άνθρακας κ.λπ.
2. Ρυθμιζόμενο (μεταβλητές και κοπτήρες). Οι αντιστάσεις κοπής έχουν σχεδιαστεί για να συντονίζουν ηλεκτρικά κυκλώματα. Στοιχεία με μεταβλητή αντίσταση (ποτενσιόμετρα) χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση των επιπέδων σήματος.

Μια ξεχωριστή ομάδα αντιπροσωπεύεται από στοιχεία αντίστασης ημιαγωγών (θερμίστορ, φωτοαντιστάσεις, βαρίστορ κ.λπ.)

Τα χαρακτηριστικά των αντιστάσεων καθορίζονται από τον σκοπό τους και ρυθμίζονται κατά την κατασκευή. Μεταξύ των βασικών παραμέτρων:

1. Ονομαστική αντίσταση. Αυτό είναι το κύριο χαρακτηριστικό του στοιχείου, μετρημένο σε ohms (Ohm, kOhm, MΩ).
2. Επιτρεπόμενη απόκλιση ως ποσοστό της καθορισμένης ονομαστικής αντίστασης. Σημαίνει την πιθανή εξάπλωση του δείκτη, που καθορίζεται από την τεχνολογία κατασκευής.
3. Η διασπορά ισχύος είναι η μέγιστη ισχύς που μπορεί να διαχέει μια αντίσταση υπό μακροπρόθεσμο φορτίο.
4. Ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης είναι μια τιμή που δείχνει τη σχετική αλλαγή στην αντίσταση μιας αντίστασης με αλλαγή θερμοκρασίας 1 ° C.
5. Περιορίστε την τάση λειτουργίας (ηλεκτρική ισχύ). Αυτή είναι η μέγιστη τάση στην οποία το εξάρτημα διατηρεί τις δηλωμένες παραμέτρους.
6. Χαρακτηριστικό θορύβου - ο βαθμός παραμόρφωσης που εισάγεται από την αντίσταση στο σήμα.
7. Αντοχή στην υγρασία και τη θερμότητα - οι μέγιστες τιμές ​​υγρασίας και θερμοκρασίας, η υπέρβαση των οποίων μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του εξαρτήματος.
8. Συντελεστής τάσης. Μια τιμή που λαμβάνει υπόψη την εξάρτηση της αντίστασης από την εφαρμοζόμενη τάση.

Η χρήση αντιστάσεων στην περιοχή των μικροκυμάτων δίνει σημασία σε πρόσθετα χαρακτηριστικά: παρασιτική χωρητικότητα και επαγωγή.

Αντιστάσεις ημιαγωγών

Πρόκειται για συσκευές ημιαγωγών με δύο καλώδια, που έχουν εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τις παραμέτρους του περιβάλλοντος - θερμοκρασία, φωτισμός, τάση κ.λπ. Για την κατασκευή τέτοιων εξαρτημάτων χρησιμοποιούνται ημιαγωγικά υλικά με προσμείξεις, ο τύπος των οποίων καθορίζει την εξάρτηση της αγωγιμότητας από εξωτερικές επιδράσεις.

Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι αντιστατικών στοιχείων ημιαγωγών:

1. Αντίσταση γραμμής. Κατασκευασμένο από ελαφρά κραματοποιημένο υλικό, αυτό το στοιχείο έχει χαμηλή εξάρτηση αντίστασης από εξωτερικές επιδράσεις σε ένα ευρύ φάσμα τάσεων και ρευμάτων· χρησιμοποιείται συχνότερα στην παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
2. Ένα βαρίστορ είναι ένα στοιχείο του οποίου η αντίσταση εξαρτάται από την ισχύ του ηλεκτρικού πεδίου. Αυτή η ιδιότητα του βαρίστορ καθορίζει το πεδίο εφαρμογής του: να σταθεροποιεί και να ρυθμίζει τις ηλεκτρικές παραμέτρους των συσκευών, να προστατεύει από υπέρταση και για άλλους σκοπούς.
3. Θερμίστορ. Αυτού του είδους τα μη γραμμικά ωμικά στοιχεία έχουν την ικανότητα να αλλάζουν την αντίστασή τους ανάλογα με τη θερμοκρασία. Υπάρχουν δύο τύποι θερμίστορ: το θερμίστορ, του οποίου η αντίσταση μειώνεται με τη θερμοκρασία και το θερμίστορ, του οποίου η αντίσταση αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται όπου ο συνεχής έλεγχος της διαδικασίας θερμοκρασίας είναι σημαντικός.
4. Φωτοαντίσταση. Η αντίσταση αυτής της συσκευής αλλάζει υπό την επίδραση μιας φωτεινής ροής και δεν εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη τάση.Ο μόλυβδος και το κάδμιο χρησιμοποιούνται στην κατασκευή, σε ορισμένες χώρες αυτός ήταν ο λόγος για την άρνηση χρήσης αυτών των εξαρτημάτων για περιβαλλοντικούς λόγους. Σήμερα, οι φωτοαντιστάσεις είναι κατώτερες σε ζήτηση από τις φωτοδιόδους και τα φωτοτρανζίστορ που χρησιμοποιούνται σε παρόμοιους κόμβους.
5. Μετρητής καταπόνησης. Αυτό το στοιχείο είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να αλλάζει την αντίστασή του ανάλογα με την εξωτερική μηχανική δράση (παραμόρφωση). Χρησιμοποιείται σε μονάδες που μετατρέπουν τη μηχανική δράση σε ηλεκτρικά σήματα.

Τέτοια στοιχεία ημιαγωγών όπως οι γραμμικές αντιστάσεις και τα βαρίστορ χαρακτηρίζονται από ασθενή βαθμό εξάρτησης από εξωτερικούς παράγοντες. Για μετρητές καταπόνησης, θερμίστορ και φωτοαντιστάσεις, η εξάρτηση των χαρακτηριστικών από την κρούση είναι ισχυρή.

Οι αντιστάσεις ημιαγωγών στο διάγραμμα υποδεικνύονται με διαισθητικά σύμβολα.

Αντίσταση στο κύκλωμα

Στα ρωσικά κυκλώματα, τα στοιχεία με σταθερή αντίσταση συνήθως σημειώνονται ως ένα λευκό ορθογώνιο, μερικές φορές με το γράμμα R πάνω από αυτό. Σε ξένα κυκλώματα, μπορείτε να βρείτε τον χαρακτηρισμό μιας αντίστασης με τη μορφή ενός εικονιδίου "ζιγκ-ζαγκ" με ένα παρόμοιο γράμμα R στην κορυφή. Εάν κάποια παράμετρος του εξαρτήματος είναι σημαντική για τη λειτουργία της συσκευής, συνηθίζεται να την υποδεικνύεται στο διάγραμμα.

Η ισχύς μπορεί να υποδειχθεί με λωρίδες σε ένα ορθογώνιο:

• 2 W - 2 κάθετες γραμμές.
• 1 W - 1 κάθετη γραμμή.
• 0,5 W - 1 διαμήκης γραμμή.
• 0,25 W - μία λοξή γραμμή.
• 0,125 W - δύο λοξές γραμμές.

Επιτρέπεται η ένδειξη της ισχύος στο διάγραμμα με λατινικούς αριθμούς.

Η ονομασία των μεταβλητών αντιστάσεων διακρίνεται από την παρουσία μιας πρόσθετης γραμμής με ένα βέλος πάνω από το ορθογώνιο, που συμβολίζει τη δυνατότητα προσαρμογής, οι αριθμοί μπορούν να υποδεικνύουν την αρίθμηση της ακίδας.

Οι αντιστάσεις ημιαγωγών υποδεικνύονται από το ίδιο λευκό ορθογώνιο, αλλά διαγραμμένες με μια λοξή γραμμή (εκτός από φωτοαντιστάσεις) με ένα γράμμα που υποδεικνύει τον τύπο της ενέργειας ελέγχου (U - για ένα βαρίστορ, P - για ένα μετρητή τάσης, t - για ένα θερμίστορ ). Η φωτοαντίσταση υποδεικνύεται από ένα ορθογώνιο σε κύκλο, προς το οποίο δείχνουν δύο βέλη, συμβολίζοντας το φως.

Οι παράμετροι της αντίστασης δεν εξαρτώνται από τη συχνότητα του ρεύματος ροής, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό το στοιχείο λειτουργεί εξίσου στα κυκλώματα DC και AC (χαμηλές και υψηλές συχνότητες). Εξαίρεση αποτελούν οι συρμάτινες αντιστάσεις, οι οποίες είναι εγγενώς επαγωγικές και μπορούν να χάσουν ενέργεια λόγω ακτινοβολίας σε υψηλές συχνότητες και συχνότητες μικροκυμάτων.

Ανάλογα με τις απαιτήσεις για τις ιδιότητες του ηλεκτρικού κυκλώματος, οι αντιστάσεις μπορούν να συνδεθούν παράλληλα και σε σειρά. Οι τύποι για τον υπολογισμό της συνολικής αντίστασης για διαφορετικές συνδέσεις κυκλώματος είναι σημαντικά διαφορετικοί. Όταν συνδέεται σε σειρά, η συνολική αντίσταση είναι ίση με το απλό άθροισμα των τιμών των στοιχείων που περιλαμβάνονται στο κύκλωμα: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn.

Όταν συνδέεται παράλληλα, για τον υπολογισμό της συνολικής αντίστασης, είναι απαραίτητο να προστεθούν τα αντίστροφα των τιμών των στοιχείων. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα μια τιμή που είναι επίσης αντίθετη από την τελική: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.

Η συνολική αντίσταση των αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα θα είναι μικρότερη από τη μικρότερη από αυτές.

Ονομασίες

Υπάρχουν τυπικές τιμές αντίστασης για στοιχεία αντίστασης, που ονομάζονται "ονομαστική περιοχή αντίστασης". Η προσέγγιση για τη δημιουργία αυτής της σειράς βασίζεται στην ακόλουθη θεώρηση: το βήμα μεταξύ των τιμών πρέπει να καλύπτει την επιτρεπόμενη απόκλιση (σφάλμα). Παράδειγμα - εάν η τιμή του στοιχείου είναι 100 ohms και η ανοχή είναι 10%, τότε η επόμενη τιμή στη σειρά θα είναι 120 ohms.Ένα τέτοιο βήμα επιτρέπει την αποφυγή περιττών τιμών, αφού οι γειτονικές ονομασίες, μαζί με την εξάπλωση σφάλματος, πρακτικά καλύπτουν ολόκληρο το εύρος τιμών μεταξύ τους.

Οι παραγόμενες αντιστάσεις συνδυάζονται σε σειρές που διαφέρουν ως προς τις ανοχές. Κάθε σειρά έχει τη δική της ονομαστική σειρά.

Διαφορές μεταξύ σειρών:

• E 6 - ανοχή 20%.
• E 12 - ανοχή 10%;
• E 24 - ανοχή 5% (μερικές φορές 2%).
• E 48 - ανοχή 2%;
• E 96 - ανοχή 1%;
• E 192 - 0,5% ανοχή (μερικές φορές 0,25%, 0,1% και χαμηλότερη).

Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη σειρά E 24 περιλαμβάνει 24 τιμές αντίστασης.

Βαθμολόγηση

Το μέγεθος του ωμικού στοιχείου σχετίζεται άμεσα με την ισχύ διασποράς του, όσο υψηλότερο είναι, τόσο μεγαλύτερες είναι οι διαστάσεις του εξαρτήματος. Εάν είναι εύκολο να υποδείξετε οποιαδήποτε αριθμητική τιμή στα διαγράμματα, τότε η σήμανση των προϊόντων μπορεί να είναι δύσκολη. Η τάση σμίκρυνσης στην κατασκευή ηλεκτρονικών ειδών οδηγεί την ανάγκη για όλο και μικρότερα εξαρτήματα, γεγονός που αυξάνει την πολυπλοκότητα τόσο της εγγραφής πληροφοριών στη συσκευασία όσο και της ανάγνωσης της.

Για τη διευκόλυνση της αναγνώρισης αντιστάσεων στη ρωσική βιομηχανία, χρησιμοποιείται αλφαριθμητική σήμανση. Η αντίσταση υποδεικνύεται ως εξής: οι αριθμοί υποδεικνύουν την ονομαστική τιμή και το γράμμα τοποθετείται είτε πίσω από τους αριθμούς (στην περίπτωση των δεκαδικών τιμών) είτε μπροστά από αυτούς (για εκατοντάδες). Εάν η τιμή είναι μικρότερη από 999 ohms, τότε ο αριθμός εφαρμόζεται χωρίς γράμμα (ή τα γράμματα R ή E μπορούν να σταθούν). Εάν η τιμή υποδεικνύεται σε kOhm, τότε το γράμμα K τοποθετείται πίσω από τον αριθμό, το γράμμα M αντιστοιχεί στην τιμή σε MΩ.

Οι βαθμολογίες των αμερικανικών αντιστάσεων υποδεικνύονται με τρία ψηφία. Τα δύο πρώτα από αυτά υποθέτουν την ονομασία, το τρίτο - τον αριθμό των μηδενικών (δεκάδων) που προστίθενται στην τιμή.

Στη ρομποτική παραγωγή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, τα εφαρμοσμένα σύμβολα καταλήγουν συχνά στην πλευρά του τμήματος που βλέπει στην πλακέτα, γεγονός που καθιστά αδύνατη την ανάγνωση των πληροφοριών.

Χρωματική κωδικοποίηση

Για να διασφαλιστεί ότι οι πληροφορίες σχετικά με τις παραμέτρους του εξαρτήματος παραμένουν ευανάγνωστες από οποιαδήποτε πλευρά, χρησιμοποιείται έγχρωμη σήμανση, ενώ η βαφή εφαρμόζεται σε δακτυλιοειδείς ρίγες. Κάθε χρώμα έχει τη δική του αριθμητική αξία. Οι ρίγες στις λεπτομέρειες τοποθετούνται πιο κοντά σε ένα από τα συμπεράσματα και διαβάζονται από αριστερά προς τα δεξιά από αυτό. Εάν, λόγω του μικρού μεγέθους του εξαρτήματος, είναι αδύνατο να μετατοπιστεί η χρωματική σήμανση σε ένα συμπέρασμα, τότε η πρώτη λωρίδα γίνεται 2 φορές πιο φαρδιά από την υπόλοιπη.

Τα στοιχεία με επιτρεπόμενο σφάλμα 20% υποδεικνύονται με τρεις γραμμές, για σφάλμα 5-10%, χρησιμοποιούνται 4 γραμμές. Οι πιο ακριβείς αντιστάσεις υποδεικνύονται χρησιμοποιώντας 5-6 γραμμές, οι 2 πρώτες από αυτές αντιστοιχούν στην ονομαστική τιμή του εξαρτήματος. Εάν υπάρχουν 4 λωρίδες, τότε η τρίτη υποδεικνύει τον δεκαδικό πολλαπλασιαστή για τις δύο πρώτες λωρίδες, η τέταρτη γραμμή σημαίνει ακρίβεια. Εάν υπάρχουν 5 ζώνες, τότε η τρίτη από αυτές είναι η τρίτη ονομασία, η τέταρτη είναι ο βαθμός του δείκτη (ο αριθμός των μηδενικών) και η πέμπτη είναι η ακρίβεια. Η έκτη γραμμή σημαίνει τον συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης (TCR).

Στην περίπτωση της σήμανσης με τέσσερις ρίγες, οι χρυσές ή ασημένιες ρίγες έρχονται πάντα τελευταίες.

Όλα τα σημάδια φαίνονται περίπλοκα, αλλά η ικανότητα γρήγορης ανάγνωσης των σημάνσεων έρχεται με εμπειρία.

Παρόμοια άρθρα: