Rezistențele

În postarea mea anterioară, am trecut prin relația dintre tensiune, curent și rezistență. S-a constatat că rezistențele joacă un rol limitativ important în funcționarea circuitelor, fără de care ar fi dificil să se influențeze cantitatea de curent.

În acest articol, vom vorbi în mod special despre ele, rezistențele. Vom vedea cum arată, cum sunt etichetate pentru identificare. Analizăm modul în care pot fi conectate și la ce rezultă acest lucru, precum și utilizarea tipică a „zmeurii”.

Ce este rezistența?

Rezistorul este un element de circuit pasiv, deci nu este un generator sau o sursă de energie și nici nu amplifică semnalele. Limită valoarea curentului într-o măsură prestabilită prin transformarea unei părți a acestuia în căldură și radierea acestuia (disipare) în timp ce îi obstrucționează fluxul.

Am clarificat deja în articolul anterior că gradul de rezistență este dat în Ω. Aceasta este, de asemenea, cea mai importantă piesă fizică care poate fi achiziționată de la magazin. Ca reamintire, vorbim despre un rezistor 1 1 atunci când o tensiune de 1V transportă un curent de aproximativ 1A prin circuitul nostru.
Ω SI este unitatea de măsură de bază. Pentru utilizare sunt deseori necesare valori mai mari, caz în care se utilizează valorile kΩ (= 1000Ω) și MΩ (= 1000000Ω).

În alte abordări, putem „construi” și rezistență. Dacă cunoaștem rezistivitatea unei substanțe (ϱ), o rezistență de lucru de o lungime și grosime date poate fi realizată din acest material.

În formula de mai sus, l („L mic”) este lungimea conductoare a rezistorului utilizat și A este secțiunea sa transversală. Acesta din urmă poate fi calculat cu ușurință din grosimea (diametrul):

Există două tipuri de marcaje simbolice în diagramele circuitelor, unul este anglo-saxon (american/ANSI), iar celălalt este un marcaj european mult mai comun și standard, DIN/IEC. Cele două înseamnă exact același lucru, doar că există o diferență tradițională între ele.

Simboluri de desenare a rezistenței ANSI și IEC

În plus față de simbolul rezistenței, o valoare și, de obicei, un număr de poziție sunt întotdeauna indicate pe diagrame de circuit specifice. Cu acesta din urmă, puteți identifica și găsi piesa - este ca placa de înmatriculare a unei mașini.

Montarea și proiectarea rezistențelor

În principiu, există două tipuri de rezistențe implementate fizic care pot fi achiziționate:

pentru montarea orificiilor (are picioare), denumire străină Tehnologia prin găuri (THT)
potrivite pentru montarea pe suprafață (fără picioare, doar bușteni mici cu metalizare a suprafeței), aceste SMD-uri (dispozitiv montat la suprafață)

Tipuri de rezistențe găurite și montate la suprafață

Importanța rezistențelor de foraj este în continuă scădere, deoarece acestea sunt considerate prea mari, iar instalarea mașinii lor în panou este considerată și astăzi lentă. Dacă luați un dispozitiv electronic modern în mână, acesta este aproape sigur format din componente SMD. Pentru noi experimentatorii, totuși, piesele mai mari montate în gaură sunt mai potrivite, cu prizele montate din fabrică pot fi montate cu ușurință, de ex. Panoul de testare BreadBoard sau lipit. De altfel, nu există nicio diferență funcțională între cele două tipuri de rezistențe, dacă dimensiunea și capacitatea lor de încărcare permit, acestea sunt interschimbabile.

Ambele versiuni produc așa-numitele scară de rezistență sau plasă de rezistență, de asemenea. Acest lucru înseamnă de fapt rezistențe multiple încapsulate - există utilizări tipice în care acest lucru poate fi util. Pentru unele modele, o parte este deja conectată intern, acest lucru trebuie luat în considerare atunci când se utilizează.

Soiuri de rezistență specială

Rezistențele discutate până acum au o valoare fixă, dar, desigur, există și rezistențe cu valoare diferită pentru influențele externe. Acestea pot fi utilizate pentru a monitoriza schimbarea unei caracteristici, pentru a o „traduce” pentru circuit.

Câteva exemple fără a pretinde completitudinea:

potențiometru cu rezistență variabilă manual
Termistor rezistent la temperatură (NTC/PTC)
rezistență la lumină incidentă - fotorezistor (LDR)
rezistență dependentă de tensiune - (VDR)

Potențiometre, fotorezistor, rezistență dependentă de tensiune și două tipuri de termistori

Metode de atribuire a valorilor

Deoarece rezistențele sunt părți relativ mici, este adesea dificil pentru producător să scrie toate informațiile cu majuscule frumoase. Acest lucru este valabil mai ales pentru componentele montate la suprafață, care sunt chiar mai mici.
Astfel, trebuiau dezvoltate metode pentru a oferi utilizatorului câteva date importante despre componentă, în special valoarea rezistenței.
În principiu, există două metode, codificarea culorilor și ștampilarea sunt utilizate pentru rezistențele de foraj, în timp ce SMD-urile sunt întotdeauna ștampilate.

Cod culoare

Rezistorul cu 4 benzi este codat în culori

Imaginea poate fi puțin înfricoșătoare la început, dar nu este atât de greu de descifrat.
Trebuie să începem prin preluarea corectă a piesei. O vom ține bine în mână, dacă rândul pictat de inele este mai aproape de mâna noastră stângă, citirea se va face desigur de la stânga la dreapta. În notația cu patru benzi prezentată în figură, primele două inele dau valoarea implicită (aici 2 și 7), iar a treia numărul de zerouri care trebuie adăugate după aceea. (în acest caz 3 buc). Prin urmare, valoarea rezistenței de mai sus este de 27000Ω, adică 27kΩ profesional. Ultima bară de aur este de așa natură încât adevărata valoare a rezistenței noastre poate varia până la 5% atât în jos, cât și în sus.

Sistemul poate fi complicat la început, dar poate fi practicat foarte repede prin sortarea unei mână de rezistențe. Oricine se ocupă mult de ele, cunoaște de obicei identificarea pe de rost.

Este important de reținut că există și un sistem cu cinci benzi, care diferă doar de cele de mai sus prin faptul că nu numai primele două, ci deja primele trei benzi dau valoarea implicită. Aceste rezistențe sunt mai precise, mai exacte și valori mai puțin frecvente pot fi specificate cu mai multe inele.

Rezistențe ștampilate

Pentru tipurile de foraje, ordinea de mărime (R, k, M) este plasată în locul punctului zecimal, economisind astfel spațiu pentru etichetare. De exemplu:

1K5 = 1,5kΩ
120R = 120Ω
47M = 47MΩ

În cazul rezistențelor SMD, situația este puțin diferită, în cea mai comună serie de valori E24, valoarea rezistorului este dată pur și simplu de 3 numere:

103 = 10 x 10 3 = 10kΩ
222 = 22 x 10 2 = 2.2kΩ

Există mai multe alte metode de notare, care pot fi bine urmărite în figura de mai jos:

Unele tipuri de marcare pentru rezistențele SMD

Capacitate de încărcare, performanță

Am indicat la începutul articolului meu că nu există nicio taxă că rezistența rezistă. În timp ce obstrucționează fluxul de curent, toate rezistențele eliberează căldură. Acest lucru este operațional și într-o anumită măsură nu există nicio problemă cu acesta. Cu toate acestea, există o măsură care nu trebuie depășită, iar această limită este capacitatea de încărcare a rezistenței date sau în termeni de performanță pe halat.
Un semn de performanță P, iar unitatea sa este Watt [W]. Cu o bună aproximare, dimensiunea fizică a unei anumite componente a rezistorului depinde cel mai mult de capacitatea sa de încărcare și înainte și înapoi: rezistențele de putere mai mare au dimensiuni mai mari. (Deci, se poate presupune că versiunile SMD nu sunt foarte puternice ...)
În practica noastră, componentele standard sunt ¼ Watt sau mai mici, acest lucru se datorează de obicei curenților și tensiunilor normale. Puterea la rezistor poate fi calculată după cum urmează:

De regulă, cu cât valoarea unui rezistor este mai mică, cu atât curentul curge prin el. (Bună legea lui Ohm!) După cum putem vedea din formula de mai sus, acest lucru contează și la pătrat, astfel încât pentru rezistoarele de valoare mică, limita de putere poate fi atinsă rapid. În acest caz, piesa este deteriorată ireversibil și chiar fierbinte, ceea ce poate duce chiar la o situație periculoasă.!

Rezultate seriale și paralele

La fel ca toate elementele de circuit, rezistențele pot fi conectate în serie și în paralel. Tensiunea aplicată noilor circuite astfel formate va face ca curentul să înceapă în funcție de rezistența rezultată. Există metode simple pentru a calcula rezistențele rezultate.

După cum se poate vedea, valorile rezistențelor conectate în serie se adună. În cazul conexiunii paralele, conductivitățile se adună (aceasta este cantitatea reciprocă de rezistență).
Cele de mai sus înseamnă că, cu cât sunt conectate mai multe rezistențe în serie, cu atât rezultatul va fi mai mare, în timp ce în paralel, cu atât este mai mic.

Două exemple practice

În articolul precedent, am analizat un calcul al rezistenței la balast. Ne uităm acum la două conexiuni cu cel puțin astfel de beneficii practice.

Divizor de tensiune

Pe două sau mai multe rezistențe conectate în serie, tensiunile sunt distribuite proporțional cu rezistențele. Deci, dacă furnizăm un circuit format din cele trei rezistențe prezentate în figură cu un generator, cea mai mare tensiune va cădea întotdeauna la cea mai înaltă și cea mai mică la cele mai mici.

Am folosit recent acest truc când a trebuit să montăm senzorul cu ultrasunete pe un Raspberry. Problema aici a fost că 5V ar fi fost mult pentru intrarea Raspberry, așa că am redus-o cu un divizor de tensiune bine dimensionat.

Foarte des, această metodă simplă de potrivire a tensiunilor este adecvată, dar rețineți că, în timp ce curentul curent se „încălzește” în mod constant, se pierde multă energie. Pentru dispozitivele alimentate cu baterii, aceasta poate fi deseori o risipă, caz în care trebuie să găsiți o altă soluție.

Mai trebuie menționat un lucru și acesta este potențiometrul menționat deja. Așa cum am scris mai sus, acesta este un rezistor cu valoare variabilă continuu. Două dintre cele trei terminale ale sale sunt cele două capete ale unei piste de rezistență fixe, în timp ce al treilea (glisor) este liber să se miște. Așadar, avem deja un divizor de tensiune reglabil continuu, așa cum se arată în figură! Ura! Pentru ce este bine? Ei bine, această soluție a fost utilizată pentru a permite utilizatorilor să regleze volumul până de curând, dacă muzica este liniștită, obișnuiam să derulăm!

Rezistențe de tragere și de coborâre

Pentru circuitele logice digitale, este foarte important să fiți clar cu privire la o intrare: dacă există un nivel de semnal „ridicat” (1) sau „scăzut” (0). Valorile intermediare ar interfera cu funcționarea, deci acordați întotdeauna atenție unei setări clare.

În implementarea specifică, în funcție de necesitatea unui nivel logic 1 sau a unui nivel logic 0, se folosește un rezistor pull-up sau pull-down. Singura diferență dintre cele două este dacă, în starea de bază, terminalul IC dat este conectat la rezistor cu o tensiune de alimentare pozitivă sau 0V (GND). Evident, atunci când comutatorul prezentat în figură este scurtcircuitat, curentul curge mai mult spre rezistență, creând un clar 1 => 0 sau, în cazul unui sistem de tragere, o schimbare de stare de 0 => 1.