Як підібрати резистор за призначенням та принципом роботи

Резистори – радіоелементи, без яких не можна побудувати жодну електричну схему. На їхню частку припадає приблизно половина всіх деталей, що монтуються в схемі. Резистори дозволяють контролювати, обмежувати та розподіляти струм між іншими елементами. Їх основною характеристикою є опір, що вимірюється в Ом.

Позначення резисторів

Графічний знак резистора, прийнятий серед наших співвітчизників – прямокутник. За кордоном його зображують у вигляді ламаної лінії, що нагадує букву W. На схемах поряд з графічним зображенням вказують буквенно-цифрову маркування, яка включає букву R число, яке позначає номер елемента на схемі, значення опору.

Якщо до номера позиції елемента додано піктограму *, це означає, що величина опору вказана приблизно. Точне значення доведеться підбирати під час налаштування пристрою. Тому постійні резистори для цієї галузі застосування не придатні. Всередині графічного символу може вказуватись номінальна потужність розсіювання.

Види резисторів

Виробники пропонують широкий асортимент резисторів, з якого необхідно підібрати деталь, відповідну за конструкцією, призначенням і ціною. Розглянемо характеристики найпоширеніших видів цих радіоелементів. За матеріалом резистивного елемента розрізняють вироби дротяні, дротяні, металофольгові.

Дротяні

Це традиційний різновид, застосовуваний нашими татами та дідусями. Струмопровідний дріт з великим питомим опором виготовляють на основі сплавів з міді, нікелю, марганцю – манганіну, константану, нікеліну.Під час роботи можуть нагріватися.

Недротяні

У конструкцію входять діелектрична основа і покриття, що має певний опір. Таке покриття називають резистивом, воно може бути плівковим чи об'ємним. Плівкове покриття буває тонко-або товстоплівковим.

Товщина тонкоплівкових вимірюється в нанометрах. Резистив наносять вакуумним напиленням діелектричну підкладку. Вартість такої продукції вища за вартість товстоплівкових аналогів. Її переваги – гарний температурний коефіцієнт опору, невисока паразитна індуктивність та рівень шуму. Потрібні в основному для пристроїв НВЧ, в яких потрібна точність та стабільність.

Товстоплівкові вироби мають товщину в десятих частках міліметра. Бувають лакосажові, керметні, на базі струмопровідних пластмас. Це недорогі резистори, їхнє відхилення від номінального значення становить 1–2%.

Опір плівкових резисторів регулюють за рахунок товщини покриття. Основні характеристики цих виробів: стабільність, точність, широкий діапазон значень опору від кількох Ом до МОм.

Класифікація резисторів за принципом роботи

Залежно від сфери застосування, використовують резистори:

• постійні – ці елементи позбавлені здатності змінювати опір під час експлуатації;
• підстроювальні – такі елементи мають три висновки: опір між двома висновками постійний, якщо третій пов'язують із рухомим контактом, то отримують дільник напруги; використовуються для налаштування чутливості датчиків та іншої апаратури;
• змінні, які називають «потенціометрами» – з їх допомогою регулюють роботу апаратури шляхом зміни опору.

Різновиди напівпровідникових резисторів

До категорії напівпровідникових резисторів входять такі.

• Терморезистори. Опір таких елементів змінюється залежно від температури довкілля.
• Варістор. Зміна опору відбувається відповідно до зміни величини напруги. Використовуйте ці деталі, якщо хочете захистити основні елементи схеми від стрибків напруги у мережі.
• Фоторезистори – дуже популярна продукція, що використовується в електронних схемах годинника, управління вуличним освітленням. Реагує на рівень освітленості. За її низькому рівні опір цього елемента досягає 1 мОм, при яскравому освітленні воно різко падає.

Параметри, що враховуються при покупці резисторів

Найважливіший параметр – опір, що визначається нормативною документацією. Його номінальне значення вказується на корпусі деталі. Значення до 999 Ом виражаються в Ом, 1000-99000 Ом – у ком, від 1 000 000 Ом – в МОм. Крім опору, необхідно правильно підібрати допуск на точність, який може бути в межах 0,5-10%. При виборі величини допуску слід пам'ятати: що вища точність, то менше експлуатаційний температурний інтервал.

Номінальна потужність – це максимально допустима потужність, що розсіюється на резисторному елементі, коли робочі характеристики резистора зберігаються протягом усього встановленого експлуатаційного періоду. Наприклад, якщо ви купили резистор на 100 Ом з допуском ±10%, то його реальний опір може становити 90–110 Ом. Дізнатися точний опір цього резистора можна лише за допомогою виміру омметром або мультиметром.

Температурний коефіцієнт опору характеризує відносну зміну опору деталі у разі підвищення або зниження температури на 1°C.ТКС для одного резистора у різних температурних інтервалах може мати різне значення.

Електрична міцність вказує на граничну напругу, при якій елемент може функціонувати без виходу з ладу протягом усього встановленого терміну служби.

Чайники, лампи розжарювання, електрообладнання машини та багато інших електроприладів містять резистори. Вони настільки видозмінилися, що без знання відмітних ознак їх важко визначити. У довідниках дається визначення: резистор – це елемент із заданим постійним або змінним опором. На практиці – це безліч елементів, які використовуються в найнесподіваніших конструкціях. Щоб зрозуміти, з чого складається резистор, необхідно дізнатися, з якого матеріалу він виготовляється.

Влаштування резистора зсередини

Найпростіший резистор – це реостат. На каркас намотується дріт із великим опором та підключається до джерела живлення. Тому можна зробити висновок: перша вимога для цього елемента – високоомний провідник. Для виробництва цього елемента використовують:

• дріт;
• металеву плівку, металеву фольгу;
• композитний матеріал;
• напівпровідник.

Дротові опори прості у виготовленні, здатні розсіювати максимальну потужність, але мають істотний недолік: у них найбільша індуктивність. Діаметр дроту коливається від кількох мікрон до кількох міліметрів.

Металеву фольгу із високоомного матеріалу намотують на каркас. При необхідності збільшити опір її розрізають на доріжку, тим самим збільшуючи довжину і відповідно опір.Металопленочный резистор отримують напиленням металу на основу.

Як композитний матеріал використовують графіт з органічними або неорганічними добавками. Резистор може повністю складатися з такого матеріалу або доріжки, на яку нанесений цей матеріал.

З початком виробництва мікросхем з'явилися нові резистори, які називаються інтегральними. Виробництво виконується на молекулярному рівні. На високолегований напівпровідник напилюють тонкий шар високоомного металу, що виконує функцію резистора.

Поділ за видами

Оскільки опір — одна з найпоширеніших форм деталей, то й застосування його дуже різноманітне. Залежно від призначення резистора його можна розділити на три категорії:

Перша категорія – постійні резистори – мають заданий опір і більше використовуються в електричних схемах. Проте опір однаково залежить від зовнішніх чинників. За цією ознакою їх кваліфікують на такі види:

Лінійні названі так, тому що їхній опір змінюється плавно, тобто лінійно, залежно від зовнішнього впливу. У нелінійних такої плавності немає. Наприклад, якщо виміряти опір лампи розжарювання в холодному стані, воно буде одне, а в гарячому — зовсім інше, причому в 10—15 разів більше.

Якщо існує таке різноманіття, виникає закономірне питання — як зрозуміти де резистор? Насправді резистор може виглядати як коло, трубка чи квадрат. Вони випускаються різних форм, розмірів, забарвлень. Іноді, щоб визначити, що це резистор, необхідно подивитися електричну принципову схему.

Друга категорія – підстроювальні. Мають регулюючий механізм, який плавно змінює опір.Використовується для точного налаштування апаратури.

Наступна категорія – регулювальні. Назва тут говорить сама за себе. Вони призначені для регулювань, а отже повинні змінювати свій опір. На відміну від постійних, які мають два висновки, у цих є три висновки. Два з них підключаються до самого резистори, а третій – до рухомого контакту, який з'єднаний з елементом, що обертається. Якщо підключити живлення до двох висновків, то на рухомому контакті буде інша напруга, яка відрізнятиметься від напруги на висновках цього елемента.

Якщо підключити регулювальний (змінний) резистор послідовно з батареєю, з'єднати лампочку одним виводом з мінусової клемою батареї, а інший з виведенням рухомого контакту, то при обертанні рукоятки змінного резистора буде помітно, як змінюється яскравість лампочки. Чому таке відбувається можна зрозуміти, якщо розібратися, що робить резистор.

Використання в електричній схемі

Яскравість лампочки залежить від струму, що протікає по нитці розжарювання — що більше струм, то яскравіше горить лампочка. За законом Ома струм можна розрахувати розділивши напругу на опір, отже, що менше опір, то більше вписувалося струм. На практиці це працюватиме наступним чином.

Припустимо, лампочка розрахована на напругу 9 В, має опір 70 Ом (в робочому, гарячому стані), батарея на 9 і змінний опір 100 Ом. Для нормальної роботи струм, що проходить через лампочку, повинен бути приблизно 0,13 А (напруга батареї 9 ділиться на опір лампочки 70 Ом).У цей ланцюг послідовно приєднується змінний резистор в 100 Ом, струм ланцюга становитиме приблизно 0,05 А (напруга батареї 9 В ділиться на загальний опір 170 Ом), – це приблизно третина від необхідного струму і лампочка, отже, не горітиме.

І тут резистор допомагає плавно гасити світло. Подібний принцип використовується, наприклад, у кінотеатрах. Якщо батарея на 9, а лампочка розрахована на 2,5, то для її нормальної роботи необхідний дільник або гаситель напруги. У чому суть? У ланцюзі необхідно створити нормальний для лампочки струм.

Якщо використовується гаситель, то джерело струму послідовно підключаються 2 або більше резистора і лампочка. Загальний опір вибирається з таким розрахунком, щоб струм, що протікає ланцюгом, відповідав номінальному струму лампочки. Припустимо, є: джерело постійного струму 9, лампочка напругою 2,5 і номінальним струмом 0,12 А.

Розраховується опір лампочки, при цьому напруга ділиться струм і виходить приблизно 20,8 Ом. Щоб по ланцюгу йшов струм 0,12 А, розраховується загальний опір: 9 В поділений на 0,12 А дає 75 Ом. Віднімається опір лампочки і вийде 54,2 Ом – такий опір необхідно додати до лампочки.

Якщо використовується дільник, тоді беруться два і більше резистора і підключаються послідовно джерелу живлення. Паралельно до якоїсь частини дільника підключається навантаження, виходить схема зі змішаним підключенням: джерело – частина дільника – паралельно підключені частина дільника і навантаження – джерело струму. Це тільки один варіант, насправді схеми підключення безліч, але завжди йде змішане підключення.

Далі проводиться розрахунок необхідного опору.При паралельному підключенні струм йде двома ланцюгами, отже, на навантаженні його буде менше (підключений послідовно резистор обмежує струм). Для нормальної роботи навантаження вираховуються всі струми, що проходять дільником, а потім підбирається обмежуючий.

При послідовному підключенні, щоб відключити лампочку, потрібно відключити живлення, а при використанні дільника достатньо відключити ланцюг лампочки. Якщо необхідно до джерела підключити кілька навантажень з різною напругою, то без дільника (його ще називають дільником напруги) не обійтися.

Області застосування

Крім свого звичайного призначення – впливати на струм і напругу, резистори при використанні різних матеріалів набувають зовсім інших властивостей і назв. Навіщо вони потрібні, видно з такого списку:

• залежить від напруги, це варистор;
• від температури – терморезистор, термістор;
• від освітленості – фоторезистор;
• від деформації – тензорезістор;
• від дії магнітного поля – магніторезистор;
• розробляється новий, називається мемрістор, опір залежить від кількості, що проходить через нього заряду.

Варистор найчастіше використовують як захист від перенапруги. У вигляді датчиків температури використовують терморезистори. Якщо необхідно автоматизувати включення вуличного освітлення, без фоторезистора це буде зробити складно. Інші вказані прилади використовуються у вузькій спеціалізації.

Позначення на схемі

На електричній схемі всі резистори позначаються прямокутником. Поруч ставиться буква R і число, що вказує на опір.Якщо це постійний, то всередині прямокутника можуть стояти римські цифри, що відповідають потужності цього елемента у ватах. При потужності менше 1 Вт застосовуються такі умовні позначення:

• одна поздовжня лінія усередині прямокутника вказує на потужність 0,5 Вт;
• одна коса лінія говорить про потужність 0,25 Вт;
• дві косих – 0,125 Вт;
• три косих – 0,05 Вт.

Для того, щоб можна було відрізняти один прилад від іншого, наприклад, варистор від термістора також використовуються умовні позначення:

• постійний резистор позначається лише прямокутником;
• регулювальний – стрілка перекреслює прямокутник, центральний висновок підключається до одного із висновків резистора;
• змінний – до прямокутника зверху під прямим кутом підходить стрілка, до неї підключаються інші прилади;
• підстроювальний – на прямокутник зверху лягає буква "т", до цього висновку підключаються інші прилади;
• підстроєчний, як реостат, центральний висновок з'єднаний з одним із висновків приладу – прямокутник перекреслює коса буква "т";
• термістор (терморезистор) – на прямокутник під нахилом лягає хокейна ключка;
• варистор – позначається як термістор, але над робочою поверхнею ключки ставиться буква U;
• фоторезистор – зверху до прямокутника підходять дві похилі стрілки.

Види маркувань

На великих постійних резисторах у скороченій формі пишуться потужність, опір та допуск (на скільки відсотків може відхилятися вказана величина). Деталі малого розміру мають кольорове, літерне або цифрове маркування, причому літери та цифри можуть доповнювати один одного. Кожен виробник сам обирає спосіб маркування.

Працюючи з електричної схемою виникають ситуації, коли необхідно перевірити опір резистора. Це може знадобитися під час перевірки справності або припасування його величини під необхідне значення, яке відрізняється від номінального. Перевіряти опір можна, не випаюючи резистор, або після його випаювання. У цій статті я розповім, як правильно перевірити мультиметром резистор.

Особливості вимірювання опору резистора мультиметром

Щоб дізнатися опір резистора, потрібно скористатися звичайним мультиметром. Принцип вимірів заснований на законі Ома, який свідчить, що сила струму знаходиться в прямій пропорційній залежності від напруги і обернено пропорційної від опору. Визначення опору відбувається непрямим шляхом за формулою R = U/I. Тобто, при відомих напрузі та силі струму легко визначити опір.

Якщо раніше застосовувалися стрілочні тестери, то сьогодні радіоаматори для перевірки справності резисторів найчастіше використовують цифрові мультиметри з перемикачем круговим, за допомогою якого виставляється тип робочого режиму і діапазон вимірювань.

Цифровий тестер для перевірки резисторів

Для вимірювання величини R перемикач виставляють діапазон Ω. У комплекті до такого приладу йде один комплект щупів, що мають різне забарвлення. Прийнято червоний щуп вставляти в отвір com, а чорний – VΩCX+.

Як перевірити резистор не випоюючи: візуальна перевірка

Процес перевірки резистора на працездатність безпосередньо на платі без повного випаювання є досить трудомістким заняттям, тому попередньо можна визначити згорілу деталь візуально.Насамперед оглядають корпус щодо пошкоджень і сколів, надійності закріплення висновків.

Про несправності свідчать:

• Потемніння корпусу. Згорілий резистор має потемнілу поверхню – повністю або частково у вигляді кільця. Слабка потемніння не свідчить про несправність, а лише про перегрівання, яке не призвело до повного виходу деталі з ладу.
• Поява характерного запаху.
• Стирання маркування.
• Наявність на платі доріжок, що згоріли

Якщо умови дозволяють, то несправний резистор випоюють, а на його місце впаюють новий з таким же номіналом.

Увага! Огляд не гарантує точного визначення справності, резистор може виглядати новим навіть при обірваному контакті.

Підготовка мультиметра до вимірювань: які встановити налаштування

Перед вимірами готують прилад до роботи. Для цього його включають і кінці щупів закорочують між собою. Якщо на дисплеї з'являються нулі, прилад справний і в ланцюзі немає обриву. На екрані можуть відображатися не нулі, а частини Ома.

Підготовка приладу до перевірки

При розімкнених щупах на справному мультиметрі відображається цифра 1 і діапазон вимірювань. Кабельні шнури підключають відповідно до режиму, який вам необхідний, – «Продзвонювання» або «Вимірювання».

Як продзвонити резистор

Режим "Продзвонювання" (є не у всіх тестерах) застосовується, щоб переконатися, що в ланцюгах, що йдуть через резистор або паралельні йому, відсутнє коротке замикання. Для встановлення регулятор повертають до значка діода. Якщо між точками установки щупів є струмопровідний ланцюг, через динамік генерується звуковий сигнал.

Цей режим застосовують лише для резисторів, номінал яких не перевищує 70 Ом.Для деталей із великим номіналом його використовувати не має сенсу, оскільки сигнал настільки слабкий, що його можна не почути.

Як визначити номінал резистора з маркування

Для визначення працездатності бажано знати номінал. Як визначити номінал резистора з кольорового маркування, ми докладно розповіли у цій статті.

Трохи доповнимо інформацію про способи маркування SMD резисторів. Через малий розмір на них практично неможливо завдати традиційного кольорового маркування, тому передбачена особлива система ідентифікації. До позначення входять: 3 або 4 цифри, 2 цифри та буква.

У першій системі перші дві або три цифри характеризують чисельне значення резистора, а остання є показником множника, що позначає ступінь, який зводять 10 для отримання остаточного результату. Якщо опір нижче 1 Ом, то визначення місцезнаходження комою служить символ R. Наприклад, опір 0,05 Ом виглядає як 0R05.

Високоточні (прецизійні) резистори мають дуже малі розміри, тому потребують компактного маркування. Вона складається із трьох цифр – перші дві є кодом, а третя – множником. Кожному коду відповідає тризначне значення опору, що визначається за таблицею. Таке маркування виконується відповідно до стандарту EIA-96, розробленого для резисторів з допуском по опору не вище 1%.

Таблиця кодів для прецизійних резисторів

Перевірка опору постійного резистора

Після підготовки приладу до роботи приступають до вимірювання. Для цього випоюють одну з ніжок опору.Один із щупів приєднується до запаяної ніжки, другий – до вільної. Якщо резистор справний, на дисплеї з'явиться показ, що відповідає номінальному значенню в межах допуску.

Як перевіряють опір резистора

При обриві кола на екрані горить "1".

Увага! Регулятор перед вимірюванням виставляють перемикач на найближче до номіналу значення більшої гідності. Якщо регулятором було виконано налаштування на значення, менше ніж номінал деталі, то на дисплеї результати вимірювань не відображатимуться, оскільки спрацьовує внутрішнє блокування тестера.

Якщо з одного боку від резистора в схемі впаяно конденсатор, то ніжку з цього боку умовно можна вважати вільно висить. І в цьому випадку можна провести виміри, не випоюючи резистор.

СМД-резистори – компоненти поверхневого монтажу, вимірювання опору яких ускладнюється малими розмірами. Їх зазвичай перевіряють, як і всі постійні резистори, випаюванням однієї ніжки.

Перевірка змінного резистора

Перевірка без випаювання зі схеми змінних резисторів, що мають як мінімум три ніжки, складніша, порівняно з перевіркою постійного резистора.

Найбільш легким варіантом є положення резистора на початку схеми, оскільки одна з крайніх «ніжок» підключається через ємність. Тому по постійному струму прирівнюється до вільно висить. Такий спосіб вимірювання дозволяє визначити загальний опір, який є між крайніми контактами.

Провести точні вимірювання опору резистора дозволяє його випаювання зі схеми. Аналогічно випаяна, перевіряється і нова деталь. Етапи вимірів:

• Мультиметр включають режим вимірювання.
• Щупальця приєднують до крайніх ніжок. Це дозволяє визначити загальний опір.Значення на дисплеї не повинно відрізнятись від номіналу більш ніж на належний допуск. Величина допуску характеризується останнім кільцем у кольоровому маркуванні. Вона виражається у відсотках від номінального значення.
• Якщо загальний опір відповідає номінальному, то вимірюють опір між середньою та крайньою ніжками. Після приєднання "крокодилів" обертають ручку змінного резистора в одному з напрямків. Опір або плавно зростає раніше встановленого загального значення, або знижується до нульового значення. При найчастішій несправності (зникненні контакту струмознімач) прилад показує нескінченність.