Použití rezistorů v elektrických obvodech: Funkce rezistoru

Rezistor je jednou z nejběžnějších elektrických součástek široce používaných v elektronice. Každý, kdo se zabývá elektrickými obvody nebo montáží rádiových součástek na desku plošných spojů, by měl vědět, k čemu je rezistor určen, jak ho odlišit od jiných součástek (například LED) a jak se tyto součástky chovají v elektrických obvodech.

Co je rezistor

Co je to rezistor? Hlavní vlastností tohoto typu radioelementů je přítomnost aktivního odporu vůči elektrickému proudu. Na rozdíl od reaktivního nehromadí energii uvnitř, ale přenáší ji do okolního prostoru. Tato vlastnost určuje princip činnosti rezistoru. V některých zdrojích a schématech se jako název této součásti používá slovo „odpor“.

Z čeho se skládá rezistor? Struktura tohoto prvku je poměrně jednoduchá. Hlavní součástí je drát nebo fólie s vysokým měrným odporem. V této roli mohou působit oxidy kovů, nikl, nichrom a některé další materiály.

Princip činnosti

Při nákupu součástky je třeba pochopit, jak přesně rezistor funguje. Každá vodivá součástka má určité vlastnosti díky své vnitřní struktuře. Když elektrický proud protéká vodičem, nabité částice, procházející jeho strukturou, ztrácejí svou energetickou rezervu, uvolňují ji a zahřívají látku. Je známo, že hodnota napětí se rovná součinu proudu procházejícího vodičem a odporu materiálu, ze kterého je vyroben. K čemu slouží rezistor? Protože obsahuje součástku s velmi vysokým odporem vůči proudu, při průchodu proudu prvkem se napětí snižuje a část energie se uvolňuje ve formě tepla.

Typy rezistorů

Při výběru vhodné součástky je potřeba nejen vědět, k čemu jsou v obvodu potřeba rezistory, ale také mít představu o typech těchto součástek. Kromě proměnných a konstantních existují i nelineární součástky, jejichž hlavním parametrem je odpor (parametr je nestabilní a mění se pod vlivem nějakého faktoru prostředí, například světelných paprsků, teploty nebo napětí).

Pevné odpory

Tyto součástky se vyznačují konstantní hodnotou indikátoru odporu. Co se týče konstrukčních možností, tyto produkty se liší: od velkých, které rozptylují značný výkon, až po miniaturní SMD součástky, ale všechny jsou spojovány stálostí odporu.

Obrázek pevných rezistorů na diagramech

Variabilní odpory

Zde je naopak hodnota odporu proměnná. Do této skupiny patří reostaty, které regulují sílu proudu, a potenciometry, které regulují napětí. Patří sem také nastavitelné součástky vybavené speciálními drážkami. Pro regulaci odporu v drážkách je nutné manipulovat s klíčem dodávaným se zařízením.

Typy variabilních složek

Термисторы

Tyto součástky obsahují polovodičové části a liší se závislostí odporu na okolní teplotě. Tato závislost je charakterizována tepelným koeficientem, který ukazuje, o kolik se mění odpor prvku se změnami teploty. U konvenčních termistorových výrobků se s oteplováním snižuje, ale existují i pozistory, jejichž hlavní charakteristika se také zvyšuje se zvyšující se teplotou.

Varistory

Vzhledem ke své závislosti na napětí se hojně používají k ochraně sítě před náhlými změnami a nadměrnými hodnotami zmíněného parametru. V důsledku silného poklesu odporu během takového incidentu jím proud protéká, obchází hlavní obvod a zajišťuje mu izolaci.

Důležité! Protože prvek spotřebovává hodně energie, po nehodě se často stává nepoužitelným.

Fotorezistory

Takové komponenty mění hodnotu svého klíčového parametru, když na ně dopadá světlo. K tomuto účelu slouží jak sluneční světlo, tak umělé osvětlení, například lucerna.

Tenzometry

Používají velmi tenké vodičové součástky, které jsou natahovány, což způsobuje zvýšení jejich odporu. Používají se v různých typech senzorů a elektronických zařízeních pro měření hmotnosti.

Polovodičové rezistory

Takové produkty využívají vlastností určitých polovodičových materiálů – měnící se odpor vlivem mechanického tlaku, vlhkosti, teploty, osvětlení nebo jiných faktorů. Použité polovodičové součástky jsou rovnoměrně dopovány nečistotami. Některé typy těchto látek také umožňují výrobu různých typů produktů.

Klíčové vlastnosti

Pokud víte, proč je v obvodu potřeba odpor, můžete začít s výběrem správného produktu pro konkrétní případ. Měli byste věnovat pozornost takovým parametrům, jako je jmenovitý odpor a kategorie přesnosti. Ta ukazuje procento, o které se skutečný odpor může lišit od specifikovaného v jednom nebo druhém směru.

Důležité! Také je třeba věnovat pozornost výstupnímu výkonu komponenty. Doporučuje se zakoupit produkty s výkonovou rezervou alespoň 20 %.

Kde a k čemu se používají?

Hlavní oblastí použití rezistorů je sledování aktuálního indikátoru. Pro zjištění mezní hodnoty odporu použijte vzorec:

kde:

• U1 – jmenovitý provozní výkon řízené součásti,
• U2 – napětí na zdroji napájení,
• I – jmenovitý proud.

Mezi další oblasti patří nastavení proudu do tranzistorů. Předřadné rezistory se používají k absorpci přebytečného napětí.

Rezistor v obvodu

V domácí nomenklatuře jsou součásti s konstantním odporem označeny obdélníkem, uvnitř kterého je určitý počet čar, jejichž poloha odpovídá určitému jmenovitému napětí. V zahraničních schématech má jejich symbol klikatý tvar.

Variabilní možnosti jsou odlišeny čarou se šipkou směřující shora k obdélníku. Ta ukazuje možnost regulace odporu. Někdy jsou svorky prvku očíslovány.

Fotorezistor je znázorněn obdélníkovým útvarem uzavřeným v kruhu, ke kterému směřuje dvojice šipek označujících světelné paprsky. Ostatní polovodičové výrobky jsou symbolizovány obdélníkem přeškrtnutým lomítkem. Písmeno ukazuje, na jakém parametru závisí odpor (t – teplota, U – napětí atd.).

Důležité! Několik rezistorových komponent lze zapojit do řetězce paralelně nebo sériově. V prvním případě bude platit výraz 1/R = 1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn. Odpor takového sestavení bude nižší než odpor prvku s nejnižším jmenovitým odporem. Ve druhém případě se konečná hodnota pro systém rovná součtu odporů všech prvků, které jsou v něm obsaženy.

Nominálně

Typické hodnoty komerčně dostupných odporových prvků podléhají určité řadě jmenovitých hodnot, která je založena na předpokladu, že krok mezi hodnotami pokrývá dovolenou chybu. Například pokud je jmenovitý odpor výrobku 10 Ohmů a dovolená chyba je 10 %, bude mít rezistor, který v sérii následuje, jmenovitý odpor 12 Ohmů. Prvky jsou spojeny do sérií, z nichž každý má samostatnou řadu jmenovitých hodnot.

značkování

Sovětské výrobky jsou označeny písmeny a číslicemi. Malé hodnoty (do sta ohmů) jsou znázorněny písmeny R nebo E a tisíce písmenem K. Například 250R = 250 ohmů, 2K3 = 2,3 kOhm = 2300 ohmů, K25 = 0,25 kOhm = 250 ohmů. Někdy se alfanumerické kódy vyskytují i na dovážených výrobcích, například 4W – výkon 4 watty, 50R – odpor 50 ohmů. Častěji jsou však označeny barevnými pruhy.

Barevné kódování

Jednotliví výrobci mají různé systémy hodnot barevných pruhů. Počet těchto pruhů může být od 3 do 6. Pokud nemáte po ruce pokyny výrobce, je třeba se podívat, kolik pruhů je na těle prvku, a vyhledat odpovídající tabulku online podle názvu společnosti. Za první pruh by se měl považovat ten, který se nachází nejblíže k výstupu.

Pro ochranu obvodu před přepětím je důležité vědět, co je rezistor, a být schopen vybrat vhodný prvek pro konkrétní případ. Důležité je také umět správně vypočítat jmenovité hodnoty rezistoru pro sériové zapojení v obvodu.

V elektrotechnice, elektronice a fyzice existuje pojem jako rezistor. Jedná se o poměrně běžný prvek elektronických obvodů. Ti, kteří se nesetkali s principy radiotechniky, mají potíže s pochopením velkého počtu součástek jakéhokoli zařízení. Nejprve byste měli pochopit princip fungování tak jednoduchého a rozšířeného prvku, jako je rezistor. Bez něj nefunguje téměř žádný elektrický obvod.

Co je rezistor

Tento název pochází z anglického slova resist, které se překládá jako „odolávat“. Proto se rezistor nazývá také odpor.

Elektrický proud dodávaný do různých zařízení má z různých důvodů omezující účinek. Jeho velikost závisí na typu vodiče a vnějších podmínkách.

Velikost takového vlivu na elektrický proud se měří v ohmech. Čím lépe je rezistor schopen rozptýlit výkon na tepelnou energii, tím je větší. Jeho provoz by neměl rušit sousední části obvodu, proto se bere v úvahu teplo, které se uvolňuje při poklesu síly proudu.

Roli, kterou tento prvek hraje v obvodu, je těžké přecenit. Rezistor zajišťuje stabilitu systému a řídí napětí.

Ostatní součástky obvodu také rozptylují část proudu, ale to je jeho hlavní úkol. Proto je rezistor odporem.

Jedná se o pasivní prvek elektronického obvodu. Jeho roli je však těžké přecenit.

druhy

Při studiu otázky, co je rezistor, bychom měli zvážit jeho varianty. Tyto prvky mohou být variabilní, konstantní a nastavitelné.

Pevné rezistory nemění svůj odpor (ve spodní části diagramu: I je americké označení; II je evropské označení).

Jejich variabilními variantami jsou potenciometry (manipulují napětí) a reostaty (manipulují sílu proudu).

Trimrový rezistor je vodič, který patří do třídy proměnných obvodových prvků, ale jeho nastavení se provádí ručně pomocí šroubováku nebo imbusového klíče.

Abychom pochopili, zda je rezistor materiál nebo zařízení, je nutné zvážit jeho podtypy.

Existují fotorezistory, termistory a varistory. Liší se konstrukcí a oblastí použití.

Termistory jsou vyrobeny na bázi polovodičů. Jejich funkce závisí na teplotě prostředí.

Varistory prudce mění odpor se zvyšujícím se napětím. Tato vlastnost je v obvodech vystavených přepětí jednoduše nenahraditelná.

Fotorezistory tedy mění svůj odpor, když jsou vystaveny slunečnímu záření.

Na základě všech uvedených vlastností můžeme s jistotou odpovědět na otázku, zda je rezistor materiál nebo zařízení. V elektrickém obvodu se jedná o odporové zařízení.

Ideální odpor

Existuje koncept ideálního rezistoru. Ve skutečnosti neexistuje, ale některé prvky obvodu se mohou blížit ideální verzi.

Ideální rezistor je vodič s přesně definovaným, neměnným odporem, uvedeným na těle. Tato funkce zařízení v tomto případě nezávisí na síle proudu a podmínkách prostředí. Takové zařízení nemá vnitřní kapacitu, ale zároveň se vyznačuje ideální technologií úplného odvodu tepla během provozu.

Jeho rozměry by měly být nulové, aby nezabíral místo na schématu zapojení. Ideální rezistor je elektrický prvek, který má tichý provozní systém.

Ve skutečnosti ale taková zařízení tomuto obrazu neodpovídají.

Skutečný rezistor

Následující otázka se rozumně nabízí: „Co je to skutečný rezistor?“ V životě toto zařízení, usilující o ideál, předpokládá přítomnost pouze několika dokonalých vlastností.

V závislosti na typu zařízení se používají odpovídající typy rezistorů. Ty plní přesně definované funkce, které zajistí správný provoz za specifických podmínek.

Aby toho dosáhli, musí konstruktéři rezistorů buď obětovat plochu, kterou zařízení v obvodu zabírá, nebo zohlednit vlivy prostředí a také zajistit dodatečnou vnitřní kapacitu atd.

Skutečné rezistory mají odpor odlišný od odporu uvedeného na pouzdře, což je způsobeno vlivem různých vnějších podmínek.

Faktory ovlivňující typ rezistoru

Každý rezistor s konstantním odporem má během výroby na pouzdře uvedenou řadu charakteristik. Hlavními jsou odpor, třída přesnosti a ztrátový výkon.

Existují i další charakteristiky, ale liší se v závislosti na typu zařízení.

Rezistor je zdroj proudu, jehož hodnota závisí na faktorech, jako je délka a plocha průřezu vodiče, teplota. Důležité je napětí přivedené na konce vodiče. Hodnota rezistoru závisí také na síle proudu a materiálu, ze kterého je vodič vyroben.

Elektronické konstrukce používají různé rezistory. Podle určitých podmínek se používají odpovídající typy zařízení.

Odpor

V elektrotechnice se používají rezistory s různým odporem. Zařízení s odporem menším než 1000 ohmů mají na svém těle písmeno R. Existují i taková, která žádná písmena nemají. Přesto však patří k tomuto typu zařízení.

Pokud má zařízení odpor větší než 1000 ohmů, používají se k označení hodnoty kiloohmy a megaohmy.

Rezistor je elektrický prvek, který má poměrně malé rozměry. Proto i když si na jeho tělo píší označení, výrobci chápou, že bude obtížné je přečíst. Barevné značení rezistorů se hojně používá, což je vidět na fotografii níže.

Třída přesnosti

Většina rezistorů je vyrobena ze speciálního materiálu. Ale i v podmínkách průmyslové výroby je téměř nemožné je vyrobit naprosto identické.

V důsledku různých okolností existuje rozptyl parametrů zařízení pro elektrické obvody. Výrobce vypočítává velikost odchylky od jmenovité hodnoty a uvádí ji v procentech. Přípustná chyba se může nacházet v daném rozsahu, který rezistor nepřekračuje.

U určitého typu zařízení je nutné dodržovat přesnější hodnoty odporu. Proto má rezistor pro každý typ elektrického spotřebiče různé hodnoty chyby.

Hodnota odchylky uvedená v procentech znamená, že chyba může být buď kladná, nebo záporná.

Ztráta výkonu

Rezistor je zařízení používané v obvodech s různou intenzitou proudu. Pro obvody s nízkým výkonem jsou vhodné rezistory jakéhokoli výkonu. Jejich provoz bude stabilní a nepovede k negativním důsledkům.

Zcela jiný obraz je pozorován v obvodu, kterým protéká značný proud. Pokud rezistor nemá dostatečný výkon, přehřeje se, selže a může dokonce způsobit požár.

Výpočet disipačního výkonu pro takové systémy je povinný úkon. To poskytne pojištění během provozu zařízení a umožní vám vybrat vhodné odporové zařízení.

Výrobci obvykle u nízkopříkonových rezistorů neuvádějí hodnotu ztrátového výkonu. U větších modelů je tato hodnota povinná a může být označena římskými nebo arabskými číslicemi.

Na základě těchto označení a také na základě výpočtu výkonu obvodu se vybere požadované zařízení.

Montážní rezistory

Rezistor je elektrická součástka, která má nejčastěji dva výstupy pro připojení k obvodu. Existují také typy zařízení se třemi výstupy. Patří mezi ně variabilní a trimrové rezistory.

Používají se také speciální odrůdy s ohyby. Obvykle jich je několik.

V moderní elektronice se stále častěji používají rezistory určené pro povrchovou montáž. Vypadají jako drobné obdélníkové součástky a nemají obvyklé drátové vývody. Místo toho se k propojení takové součástky používají dva kovové proužky umístěné na okrajích rezistoru.

Povrchová montáž se provádí připájením odporového prvku na plošné spoje umístěné na desce.

Popularita těchto součástek se vysvětluje jejich minimálními rozměry, což odpovídá moderním požadavkům na elektrická zařízení. Jejich značení má odlišný systém od drátových rezistorů.

Úloha rezistorů v obvodu

Rezistor je prvek, který může v elektrickém obvodu plnit různé funkce. Nejběžnější jsou omezování proudu, stahování a oddělování.

Omezovací rezistor proudu je zařízení určené k zajištění požadovaného proudu, při kterém bude zařízení fungovat bez přerušení.

Na vstupu logických součástek obvodu se používá pull-up (roztahovací) rezistor, který potřebuje znát pouze přítomnost nebo nepřítomnost napětí (logická jednička nebo nula). Rezistor v takovém obvodu je potřeba k zajištění normálního provozu systému, aby nezůstal v pozastaveném stavu. Nežádoucí proud přicházející zvenčí na vstup bude pomocí pull-up rezistoru sveden do země. Tím je zajištěno, že vstup určí polohu „logické nuly“.

Dělič napětí je nutný k odběru pouze určité části proudu potřebného pro správný provoz elektrické součástky.

značkování

Existuje určitý princip pro rozlišování hlavních vlastností rezistorů. Ten se široce používá po celém světě.

Rezistor je (fotografie níže) malá součástka, která má barevné nebo symbolické označení.

Hlavní charakteristikou součásti elektrického obvodu je její odpor, proto je tento ukazatel uveden na pouzdře. Písmenné označení charakterizuje měřicí systém: R – ohmy, K – kiloohmy, M – megaohmy.

V poslední době mnoho výrobců přešlo na jiný typ značení – barevné. Je snazší jej aplikovat pro velké objemy výroby.

Nejpřesnější rezistory mají na těle až 6 barev. První dva pruhy odpovídají jmenovitému napětí.

Po zvážení, co je odporový prvek v obvodu různých zařízení, bychom měli dojít k závěru, že rezistor je zařízení, které poskytuje celému systému proudovou sílu potřebnou pro provoz.