Upori so med najbolj razširjenimi elementi v elektroniki. To ime je že dolgo izšlo iz ozkih okvirov terminologije radioamaterjev. In pri vseh, ki jih elektronika vsaj malo zanima, izraz ne bi smel povzročati nesporazuma.
Vsebina
Kaj je upor
Najenostavnejša definicija je naslednja: upor je element električnega tokokroga, ki se upira toku, ki teče skozi njega. Ime elementa izvira iz latinske besede "resisto" - "upiram se", radioamaterji pogosto imenujejo ta del tako - odpornost.
Razmislite, kaj so upori, za kaj so upori. Odgovori na ta vprašanja pomenijo poznavanje fizičnega pomena osnovnih pojmov elektrotehnike.
Za razlago načela delovanja upora lahko uporabite analogijo z vodovodnimi cevmi.Če je na kakršen koli način oviran pretok vode v cevi (na primer z zmanjšanjem njenega premera), se bo notranji tlak povečal. Z odstranitvijo pregrade zmanjšamo pritisk. V elektrotehniki ta tlak ustreza napetosti – s tem, ko otežujemo pretok električnega toka, povečamo napetost v tokokrogu, zmanjšamo upor in znižamo napetost.
S spreminjanjem premera cevi lahko spremenite hitrost pretoka vode, v električnih tokokrogih, s spreminjanjem upora, lahko prilagodite trenutno moč. Vrednost upora je obratno sorazmerna s prevodnostjo elementa.
Lastnosti uporovnih elementov se lahko uporabljajo za naslednje namene:
- pretvarjanje toka v napetost in obratno;
- omejevanje tekočega toka za pridobitev njegove določene vrednosti;
- izdelava napetostnih delilnikov (na primer v merilnih instrumentih);
- reševanje drugih posebnih težav (na primer zmanjšanje radijskih motenj).
Če želite razložiti, kaj je upor in zakaj je potreben, lahko uporabite naslednji primer. Sij znane LED se pojavi pri nizki jakosti toka, vendar je njen lastni upor tako majhen, da če je LED nameščena neposredno v vezje, potem bo tudi pri napetosti 5 V tok, ki teče skozi njo, presegel dovoljene parametre. dela. Od takšne obremenitve LED takoj odpove. Zato je v vezje vključen upor, katerega namen je v tem primeru omejiti tok na dano vrednost.
Vsi uporovni elementi so pasivne komponente električnih tokokrogov, za razliko od aktivnih ne dajejo energije sistemu, ampak jo samo porabljajo.
Ko smo ugotovili, kaj so upori, je treba upoštevati njihove vrste, oznako in oznako.
Vrste uporov
Vrste uporov lahko razdelimo v naslednje kategorije:
- Neregulirano (trajno) - žica, kompozit, film, ogljik itd.
- Nastavljiv (spremenljivke in trimerji). Trimmer upori so zasnovani za uravnavanje električnih tokokrogov. Za prilagajanje nivojev signala se uporabljajo elementi s spremenljivim uporom (potenciometri).
Ločeno skupino predstavljajo polprevodniški uporovni elementi (termistorji, fotoupori, varistorji itd.)
Značilnosti uporov so določene glede na njihov namen in se določijo med izdelavo. Med ključnimi parametri:
- Nazivna odpornost. To je glavna značilnost elementa, merjena v ohmih (Ohm, kOhm, MΩ).
- Dovoljeno odstopanje kot odstotek navedene nazivne upornosti. Pomeni možno širjenje indikatorja, ki ga določa proizvodna tehnologija.
- Izguba moči je največja moč, ki jo lahko upor razprši pri dolgotrajni obremenitvi.
- Temperaturni koeficient upora je vrednost, ki kaže relativno spremembo upornosti upora pri spremembi temperature za 1 °C.
- Mejna delovna napetost (električna moč). To je največja napetost, pri kateri del ohrani deklarirane parametre.
- Značilnost šuma - stopnja popačenja, ki ga upor vnese v signal.
- Odpornost na vlago in toploto - največje vrednosti vlažnosti in temperature, katerih presežek lahko povzroči okvaro dela.
- Faktor napetosti. Vrednost, ki upošteva odvisnost upora od uporabljene napetosti.
Uporaba uporov v mikrovalovni regiji daje pomen dodatnim značilnostim: parazitski kapacitivnosti in induktivnosti.
Polprevodniški upori
To so polprevodniške naprave z dvema vodnikoma, ki imajo odvisnost električne upornosti od parametrov okolja - temperature, osvetlitve, napetosti itd. Za izdelavo takšnih delov se uporabljajo polprevodniški materiali, dopirani z nečistočami, katerih vrsta določa odvisnost prevodnosti od zunanjih vplivov.
Obstajajo naslednje vrste polprevodniških uporovnih elementov:
- Linijski upor. Izdelan iz lahko legiranega materiala, ima ta element nizko odpornost na zunanje vplive v širokem razponu napetosti in tokov, najpogosteje se uporablja pri izdelavi integriranih vezij.
- Varistor je element, katerega upor je odvisen od jakosti električnega polja. Ta lastnost varistorja določa področje njegove uporabe: za stabilizacijo in regulacijo električnih parametrov naprav, za zaščito pred prenapetostjo in za druge namene.
- Termistor. Ta vrsta nelinearnih uporovnih elementov ima sposobnost spreminjanja svoje odpornosti glede na temperaturo. Obstajata dve vrsti termistorjev: termistor, katerega upor s temperaturo pada, in termistor, katerega upor se povečuje s temperaturo. Termistorji se uporabljajo tam, kjer je pomemben stalen nadzor nad temperaturnim procesom.
- Fotoupor. Upornost te naprave se spreminja pod vplivom svetlobnega toka in ni odvisna od uporabljene napetosti.Pri izdelavi se uporabljata svinec in kadmij, v številnih državah je bil to razlog za zavrnitev uporabe teh delov iz okoljskih razlogov. Danes so fotoupori po povpraševanju slabše od fotodiod in fototranzistorjev, ki se uporabljajo v podobnih vozliščih.
- Merilnik napetosti. Ta element je zasnovan tako, da lahko spreminja svojo odpornost glede na zunanje mehansko delovanje (deformacije). Uporablja se v enotah, ki pretvarjajo mehansko delovanje v električne signale.
Za takšne polprevodniške elemente, kot so linearni upori in varistorji, je značilna šibka stopnja odvisnosti od zunanjih dejavnikov. Za merilnike napetosti, termistorje in fotoupore je odvisnost lastnosti od udarca močna.
Polprevodniški upori na diagramu so označeni z intuitivnimi simboli.
Upor v vezju
V ruskih vezjih so elementi s konstantnim uporom običajno označeni kot bel pravokotnik, včasih s črko R nad njim. Na tujih vezjih lahko najdete oznako upora v obliki ikone "cikcak" s podobno črko R na vrhu. Če je kateri koli parameter dela pomemben za delovanje naprave, ga je običajno navesti na diagramu.
Moč je mogoče označiti s črtami na pravokotniku:
- 2 W - 2 navpični črti;
- 1 W - 1 navpična črta;
- 0,5 W - 1 vzdolžna črta;
- 0,25 W - ena poševna črta;
- 0,125 W - dve poševni črti.
Moč na diagramu je dovoljeno označiti z rimskimi številkami.
Oznako spremenljivih uporov odlikuje prisotnost dodatne črte s puščico nad pravokotnikom, ki simbolizira možnost nastavitve, številke lahko označujejo oštevilčenje zatičev.
Polprevodniški upori so označeni z istim belim pravokotnikom, vendar prečrtani s poševno črto (razen fotouporov) s črko, ki označuje vrsto krmilnega delovanja (U - za varistor, P - za merilnik napetosti, t - za termistor ). Fotoupor je označen s pravokotnikom v krogu, proti kateremu kažeta dve puščici, ki simbolizirata svetlobo.
Parametri upora niso odvisni od frekvence tekočega toka, kar pomeni, da ta element deluje enako v tokokrogu DC in AC (tako nizke kot visoke frekvence). Izjema so žični upori, ki so po naravi induktivni in lahko izgubijo energijo zaradi sevanja pri visokih in mikrovalovnih frekvencah.
Glede na zahteve glede lastnosti električnega tokokroga lahko upori povežemo vzporedno in zaporedno. Formule za izračun skupnega upora za različne povezave vezja se bistveno razlikujejo. Pri zaporedni povezavi je skupni upor enak preprosti vsoti vrednosti elementov, vključenih v vezje: R = R1 + R2 + ... + Rn.
Pri vzporedni povezavi je za izračun skupnega upora potrebno dodati recipročne vrednosti elementov. To bo povzročilo vrednost, ki je prav tako nasprotna od končne: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.
Skupni upor vzporedno povezanih uporov bo manjši od najmanjšega od njih.
Denominacije
Obstajajo standardne vrednosti upora za uporovne elemente, imenovane "nazivni obseg uporov". Pristop k ustvarjanju te serije temelji na naslednjem premisleku: korak med vrednostmi naj pokriva dovoljeno odstopanje (napako). Primer - če je vrednost elementa 100 ohmov, toleranca pa 10%, bo naslednja vrednost v seriji 120 ohmov.Takšen korak omogoča, da se izognemo nepotrebnim vrednostim, saj sosednji apoeni skupaj s širjenjem napak praktično pokrivajo celotno območje vrednosti med njimi.
Proizvedeni upori so združeni v serije, ki se razlikujejo po tolerancah. Vsaka serija ima svojo nominalno serijo.
Razlike med serijami:
- E 6 - toleranca 20%;
- E 12 - toleranca 10 %;
- E 24 - toleranca 5% (včasih 2%);
- E 48 - toleranca 2%;
- E 96 - toleranca 1%;
- E 192 - 0,5% toleranca (včasih 0,25%, 0,1% in manj).
Najbolj razširjena serija E 24 vključuje 24 vrednosti upora.
Označevanje
Velikost uporovnega elementa je neposredno povezana z njegovo disipacijsko močjo, višja kot je, večje so dimenzije dela. Če je na diagramih enostavno navesti katero koli številčno vrednost, je lahko označevanje izdelkov težko. Trend miniaturizacije v proizvodnji elektronike povzroča potrebo po manjših in manjših komponentah, kar povečuje kompleksnost pisanja informacij na paket in branja le-teh.
Za lažjo identifikacijo uporov v ruski industriji se uporablja alfanumerična oznaka. Odpornost je označena na naslednji način: številke označujejo nominalno vrednost, črka pa je postavljena bodisi za številkami (v primeru decimalnih vrednosti) bodisi pred njimi (za stotine). Če je vrednost manjša od 999 ohmov, se številka uporabi brez črke (ali lahko stojijo črke R ali E). Če je vrednost navedena v kOhm, se za številko postavi črka K, črka M ustreza vrednosti v MΩ.
Ocene ameriških uporov so označene s tremi številkami. Prva dva od njih prevzameta denominacijo, tretja - število nič (desetic), dodanih vrednosti.
Pri robotski proizvodnji elektronskih komponent se uporabljeni simboli pogosto končajo na strani dela, ki je obrnjen proti tabli, kar onemogoča branje informacij.
Barvno kodiranje
Za zagotovitev, da informacije o parametrih dela ostanejo berljive s katere koli strani, se uporablja barvno označevanje, barva pa se nanese v obročastih črtah. Vsaka barva ima svojo številčno vrednost. Proge na detajlih so nameščene bližje enemu od zaključkov in se berejo od leve proti desni od njega. Če je zaradi majhne velikosti dela nemogoče premakniti barvno oznako na en zaključek, potem je prvi trak narejen 2-krat širši od ostalih.
Elementi z dovoljeno napako 20% so označeni s tremi vrsticami, za napako 5-10% se uporabljajo 4 vrstice. Najbolj natančni upori so označeni s 5-6 vrsticami, prva 2 od njih ustrezata oceni dela. Če so 4 pasovi, potem tretji označuje decimalni množitelj za prva dva pasova, četrta vrstica pomeni natančnost. Če je pasov 5, potem je tretji od njih tretji apoen, četrti je stopnja indikatorja (število ničel), peti pa natančnost. Šesta vrstica pomeni temperaturni uporni koeficient (TCR).
V primeru označevanja s štirimi črtami so zlati ali srebrni trakovi vedno zadnji.
Vsi znaki so videti zapleteni, a sposobnost hitrega branja oznak pride z izkušnjami.
Podobni članki:
