Резистор

Неисправности резисторов

Пробитый резистор

Основным критерием работоспособности постоянных резисторов считают стабильность их сопротивления. Для переменных резисторов более важным критерием работоспособности является сохранение нормальной регулировочной функции. Допустимые критические изменения сопротивления зависят от вида и назначения аппаратуры, а также места резисторов в схеме.

Причина отказов и их характер связаны с конструктивными особенностями резисторов и специфичны для каждого типа. Наиболее характерными причинами отказов из-за неправильного применения резисторов являются:

• неправильный выбор типа резистора из расчёта предельно допустимой мощности нагрузки без запаса и учёта того, что критическая нагрузка может оказаться превышенной в результате изменения параметров других компонентов схемы
• нагрузка высокоомных резисторов допустимой для данного типа мощностью без учёта предельного напряжения
• превышение длительности импульсов или средней мощности нагрузки при работе в импульсном режиме без учёта ограничений, оговариваемых для этого режима
• установление режима нагрузки без поправок на пониженное атмосферное давление или повышенную температуру окружающей среды
• неправильное крепление

Принцип работы резистора простым языком

Все электронные приборы состоят из радиодеталей, которые делятся на два больших типа: активные и пассивные.

Активные усиливают электрические сигналы. Слабый сигнал на входе управляет мощным на выходе. В этом случае коэффициент усиления больше единицы.

Резистор относится к пассивному типу деталей, у которого коэффициент усиления меньше единицы.

В советское время резисторы именовали сопротивлениями. В наши дни эти детали называют резисторами. Сделано это потому, что все детали, применяемые в электронике, обладают сопротивлением. Чтобы не путаться, активные сопротивления назвали резисторами.

Все проводники имеют сопротивление, которое считается вредным, так как это приводит к нагреву элемента по которому течет ток. К тому же теряется электрическая мощность. Сопротивление резистора является полезным. Он нагревается и выделяет тепло. На этом принципе работают нагревательные печки и лампы, применяемые в быту.

Калькулятор цветовой маркировка резисторов

Резисторы, в особенности малой мощности — мелкие детали, резистор мощностью 0,125Вт имеет длину несколько миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Прочитать на такой детали номинал с десятичной запятой трудно, поэтому, при указании номинала вместо десятичной точки пишут букву, соответствующую единицам измерения (К — для килоомов, М — для мегаомов, E или R для единиц Ом). Кроме того, любой номинал отображается максимум тремя символами. Например 4K7 обозначает резистор, сопротивлением 4,7 кОм, 1R0 — 1 Ом, М12 — 120кОм (0,12МОм) и т. д. Однако в таком виде наносить номиналы на маленькие резисторы сложно, и для них применяют маркировку цветными полосами.

Калькулятор цветовой маркировки резисторов

Для резисторов с точностью 20 % используют маркировку с тремя полосками, для резисторов с точностью 10 % и 5 % маркировку с четырьмя полосками, для более точных резисторов с пятью или шестью полосками. Первые две полоски всегда означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает десятичный множитель, то есть степень десятки, которая умножается на число, состоящее из двух цифр, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, третья означает третий знак сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы)

Следует отметить, что иногда встречаются резисторы с 5 полосами, но стандартной (5 или 10 %) точностью. В этом случае первые две полосы задают первые знаки номинала, третья — множитель, четвёртая — точность, а пятая — температурный коэффициент.

серебристый	—	1·10−2 = «0,01»	10	—	—
золотой	—	1·10−1 = «0,1»	5	—	—
чёрный	1·100 = 1	—	—	—
коричневый	1	1·101 = «10»	1	100	1 %
красный	2	1·10² = «100»	2	50	0,1 %
оранжевый	3	1·10³ = «1000»	—	15	0,01 %
жёлтый	4	1·104 = «10 000»	—	25	0,001 %
зелёный	5	1·105 = «100 000»	0,5	—	—
синий	6	1·106 = «1 000 000»	0,25	10	—
фиолетовый	7	1·107 = «10 000 000»	0,1	5	—
серый	8	1·108 = «100 000 000»	—	—	—
белый	9	1·109 = «1 000 000 000»	—	1	—
отсутствует	—	—	20 %	—	—

Поскольку резистор симметричная деталь, может возникнуть вопрос: «Начиная с какой стороны читать полоски?» Для четырёхполосной маркировки обычных резисторов с точностью 5 и 10 % вопрос решается просто: золотая или серебряная полоска всегда стоит в конце. Для трёхполосочного кода первая полоска стоит ближе к краю резистора, чем последняя

Для других вариантов важно, чтобы получалось значение сопротивления из номинального ряда, если не получается, нужно читать наоборот. (Для резисторов МЛТ-0,125 производства СССР с 4 полосками, первой является полоска, нанесённая ближе к краю; обычно она находится на металлическом стаканчике вывода, а остальные три — на более узком керамическом теле резистора). В резисторах Panasonic с пятью полосами, резистор располагается так, чтобы отдельно стоящая полоска была справа, при этом первые 2 полоски — определяют первые два знака, третья полоса — степень множителя, четвертая полоса — допуск, пятая полоса — область применения резистора

Особый случай использования цветовой маркировки резисторов — перемычки нулевого сопротивления. Они обозначаются одной чёрной (0) полоской по центру. (Использование таких резисторо-подобных перемычек вместо дешёвых кусков проволоки объясняется желанием производителей сократить расходы на перенастройку сборочных автоматов)

В резисторах Panasonic с пятью полосами, резистор располагается так, чтобы отдельно стоящая полоска была справа, при этом первые 2 полоски — определяют первые два знака, третья полоса — степень множителя, четвертая полоса — допуск, пятая полоса — область применения резистора. Особый случай использования цветовой маркировки резисторов — перемычки нулевого сопротивления. Они обозначаются одной чёрной (0) полоской по центру. (Использование таких резисторо-подобных перемычек вместо дешёвых кусков проволоки объясняется желанием производителей сократить расходы на перенастройку сборочных автоматов).

Характеристики и параметры

Резистор, как и любой другой радиоэлемент, характеризуется различными параметрами, определяющими его свойства. Основным из них, известным даже «чайникам», является номинальное сопротивление. Но мало кто из начинающих радиолюбителей знает, что кроме него существует ещё ряд важных характеристик.

К основным параметрам резистора относят:

1. Рабочее сопротивление. Основной параметр, величина которого обозначает, какое сопротивление оказывает элемент прохождению тока.
2. Граничная рассеиваемая мощность. Показывает, какую максимальную энергию может поглотить радиодеталь без изменения своих остальных характеристик.
3. Температурный коэффициент. Изображается в виде функции и указывается в справочниках производителей. Характеризует изменение значения сопротивления в зависимости от температуры.
4. Допуск погрешности. Обозначает процентное содержание, в пределах которого может изменяться сопротивление в зависимости от заявленного.
5. Рабочее напряжение. Величина, которую может выдержать элемент, сохранив правильную работоспособность.
6. Избыточный шум. Этот коэффициент обозначает, какие искажения получает сигнал после прохождения через резистор.
7. Влагоустойчивость и термостойкость. Показывают, как влияет воздействие влаги и тепла на изменение параметров элемента.
8. Коэффициент напряжения. Учитывает зависимость сопротивления от приложенного напряжения.
9. Паразитная составляющая. Характеризуется значением ёмкости и индуктивности.

При этом некоторые характеристики могут являться несущественными, а для других отводится главная роль. Зависит это от режима работы схемы, в которой он применяется. Например, от частоты сигнала. Если резистор работает на высоких частотах, то из-за наличия посторонних составляющих величина сопротивления может увеличиваться или уменьшаться.

Принцип работы резистора печки автомобиля

Схема отопителя автомобиля

У обычной ВАЗовской печки четыре скорости. Как видим из рисунка скорость вращения мотора печки зависит от резисторов. Переключатель резисторов является переключателем скоростей отопителя. Для того, чтобы воздух, поступаемый в салон из печки был бы теплым, двигатель должен быть прогрет. Часто водители включают печку для охлаждения двигателя, в случае его перегрева.

Если не нужно нагревать салон автомобиля (в теплое время), то воздух нагнетается в салон напрямую, минуя радиатор печки, через фильтр отопителя. Для этого есть специальная заслонка, которая переключается из салона автомобиля водителем.

Зная схему подключения резистора печки, можно легко заменить это сопротивление, в случае выхода его из строя. Сделать это можно самостоятельно, а не платить большие деньги в автосервисе.

Где и для чего применяется

Мы уже рассмотрели, что резистор предназначен для ограничения тока в цепи, теперь мы рассмотрим несколько практических примеров, где используется резистор в электротехнике.

Первая область применения — ограничение тока, например, для питания светодиодов. Принцип действия и расчета такой цепи заключается в том, что из напряжения источника питания вычитают номинальное рабочее напряжение светодиода, сумму делят на номинальный (или желаемый) ток через светодиод. В результате вы получаете номинал ограничительного сопротивления.

Второе — это делитель напряжения. Здесь выходное напряжение рассчитывают по формуле:

Также резистор нашел применение для задания тока транзисторам. В сущности, та же схема ограничителя, рассмотренная выше.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Мы рассмотрели, какие бывают резисторы, их назначение и принцип работы. Это важный элемент, с которого следует начать изучение электротехники. Для расчетов цепей с ним используют закон Ома и активной мощности, а в высокочастотных цепях учитывают и реактивные параметры – паразитную ёмкость и индуктивность. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

Маркировка

Советские изделия маркируются буквами и цифрами. При этом небольшие номиналы (до ста Ом) демонстрируются буквами R или Е, а тысячи – буквой К. Например, 250R = 250 Ом, 2К3 = 2,3 кОм = 2300 Ом, К25 = 0,25 кОм = 250 Ом. Иногда цифробуквенные коды встречаются и на импортных изделиях, например, 4W – мощность в 4 ватта, 50R – сопротивление в 50 Ом. Все-таки чаще они маркируются цветными полосами.

Цветовая маркировка

Отдельные фирмы-производители располагают разными системами значений цветовых полос. Число таковых может быть от 3 до 6. Если под рукой нет инструкции от производителя, нужно посмотреть, сколько полос имеется на корпусе элемента, и по названию фирмы найти соответствующую таблицу в сети. Первой полосой нужно считать расположенную наиболее близко к выводу.

Чтобы предохранить цепь от скачков напряжения, важно знать, что такое резистор, и уметь подбирать подходящий для конкретного случая элемент. Важно также уметь правильно рассчитать номиналы резисторов для последовательного подключения в цепь

Основные характеристики переменных резисторов

Для стабильной работы в электрической схеме необходимо учитывать технические параметры резистивных элементов.

Номинальное (полное) сопротивление

Постоянная величина сопротивления между неподвижными контактами, ползунок выведен до упора и прижат к одному из неподвижных контактов.

Номинальная мощность

Максимальная мощность, которую резистор может рассеивать в виде тепла при длительной электрической нагрузке без изменения параметров.

Предельное рабочее напряжение

Максимальное рабочее напряжение, которое может быть приложено к выводам резистора без разрушения последнего. Зависит от длины резистивного элемента.

Износоустойчивость

Число циклов передвижения подвижного контакта, при котором параметры переменного резистора остаются в пределах нормы.

Функциональная зависимость

Зависимость изменения сопротивления резистора от угла поворота ручки или передвижения ползунка:

1. Линейная – равномерное изменение сопротивления при перемещении подвижного контакта на определенное расстояние.
2. Нелинейная (логарифмическая и обратно-логарифмическая) – плавное изменение сопротивления в начале и конце движения ползунка и скачками в середине.

Обозначение функциональных характеристик:

• А – линейная;
• Б – логарифмическая;
• В – обратно-логарифмическая.

Уровень шумов

Электрические помехи, возникающие при работе подвижного контакта, – зависят от состояния (износа) контактирующих поверхностей, степени прижатия ползунка и скорости его движения.

Цветовая маркировка

Чтобы информация о параметрах детали оставалась читаемой с любой стороны, применяют цветовую маркировку, краска при этом наносится кольцевыми полосами. Каждому цвету соответствует свое численное значение. Полосы на деталях размещаются ближе к одному из выводов и читаются от него слева направо. Если из-за малого размера детали невозможно сместить цветовую маркировку к одному выводу, то первая полоса делается шириной в 2 раза больше, чем остальные.

Элементы с допустимой погрешностью в 20% обозначают тремя линиями, для погрешности 5-10% используют 4 линии. Самые точные резисторы обозначаются с помощью 5-6 линий, первые 2 из них соответствуют номиналу детали. Если полос 4, то третья говорит о десятичном множителе для первых двух полос, четвертая линия означает точность. Если полос 5, то третья из них — третий знак номинала, четвертая — степень показателя (количество нулей), а пятая — точность. Шестая линия означает температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

В случае четырехполосной маркировки последними всегда идут золотая или серебряная полосы.

Все обозначения выглядят сложно, но умение быстро читать маркировку приходит с опытом.

Watch this video on YouTube

Параметры и характеристики

Имеется ряд параметров, которые характеризуют компонент в работе и они обязательно учитываются разработчиками при подборе радиодетали. Технические характеристики резисторов имеются в справочной литературе. Остановимся на параметрах, которые написаны на корпусе или их можно определить по внешнему виду.

Номинал

В таблице показаны ряды, значения чисел из которых чаще всего применяются на практике. Требуемый номинал образуется из элемента таблицы с десятичным коэффициентом соответствующей степени.

Допуск

Самая большая разность между действительным значением и номиналом, выраженное в процентах, называется допуском или классом точности. Производитель обязан обеспечить необходимый допуск согласно выбранного ряда предпочтительных значений и привести изделие к необходимому классу точности.

Для ряда Е6 допускается отклонение значения на ±20 %, для Е12 ±10 %, а Е24 допускает неточность при изготовлении не превышающую ±5 %. Нормальную работу большинства схем обеспечивают радиодетали класса 5-10 %. При необходимости использования повышенной точности это указывается на электрической схеме.

Мощность рассеивания

Для каждой модели величину рассеивания тепла нормирована. Если при работе выделяемое тепло превысит рассеивание, произойдет разогрев корпуса с последующим выходом из строя. Разработчики тщательно просчитывают мощности рассеивания тепла применяемых радиоэлементов и указывают значения в технической документации.

Для самодельного устройства легко посчитать необходимую величину сопротивления и рассеивание.

Например: Светодиод подключается к источнику напряжением Uи=9 В (вольт). Известно, что рабочее напряжение светодиода Uсв=3,7 В, рабочий ток Iсв=5 мА (=0,005 ампера). Светодиод и резистор включились в цепь последовательно, ток одинаков.

Вычисляем напряжение, которое требуется погасить: Uр=Uи-Uсв=8-3,7=4,3 В.

Требуется: Rг=Uр/Iсв=4,3/0,005=870, ближайшее в ряду Е24 равно 910 Ом.

Определяем P=Uр*Iсв=4,3*0,005=0,02 Вт (Ватт)

Правило: Мощность устанавливаемого элемента выбирается в полтора – два раза больше расчетного значения. Подходит 910 Ом с рассеиванием 0,05 Вт.

Принцип работы переменного резистора

Схема потенциометра

Поворотом ручки меняется длина резистора, и как результат сила тока. На рисунке показан переменный резистор с тремя выводами – потенциометр. Сопротивление между концами 1 и 3 меняется от 0 до максимума, в зависимости от положения ручки. Такая же картина между концами 2 и 3, но наоборот. То есть если сопротивление 1 – 3 растет, 2 – 3 уменьшается. Когда переменный резистор имеет два конца – имеем реостат.

На рисунке показан поворотный переменный резистор. Бывают также ползунковые, где движок перемещается по прямой. Поворотом ручки сопротивление меняется от нуля до максимума. Потенциометры широко применяются в аудиоаппаратуре.

Потенциометр

Потенциометры утапливают в цилиндрические и параллелепипедные корпуса. Внутри корпуса имеется резистивный элемент подковообразной формы. По оси детали выходит металлическая ручка, поворотом которой меняется положение токосъемника, который расположен на противоположном конце.

Пластина токосъемника надежно прижата к резистивному элементу, за счет упругой силы. Ее изготавливают из стали или из бронзы. Напряжение подается на крайние концы потенциометра. За счет вращения ручки, токосъемник скользит по резистивному элементу, меняя напряжение между крайними и средним концами.

На рисунке показан проволочный потенциометр, у которого резистивный слой изготовлен из проволоки. Провод с высоким сопротивлением наматывается на подковообразный каркас. Затем контактная поверхность кольца шлифуется и полируется. Это делается для обеспечения надежности соединения ползунка с проводящим слоем.

Изготавливают также непроволочные потенциометры. В них резистивный слой нанесен на кольцеобразную или прямоугольную основу из изоляционного материала.

Чем полезны резисторы?

Для практической иллюстрации полезности резисторов посмотрите фотографию ниже. Это изображение печатной платы: сборка, состоящая из изолирующих слоев стеклотекстолита и слоем проводящих медных дорожек, в которую можно вставлять компоненты и закреплять их с помощью процесса низкотемпературной сварки, называемого «пайкой». Различные компоненты на этой печатной плате обозначены напечатанными метками. Резисторы обозначаются любой меткой, начинающейся с буквы «R».

Рисунок 6 – Пример резисторов на печатной плате

Эта конкретная печатная плата представляет собой дополнение к компьютеру, называемое «модемом», которое позволяет передавать цифровую информацию по телефонным линиям. На плате этого модема можно увидеть, как минимум, дюжину резисторов (все с номинальной рассеиваемой мощностью 0,25 Вт). Каждый из черных прямоугольников (называемых «интегральными схемами» или «микросхемами», или «чипами») также содержит свой собственный массив резисторов, необходимый для работы. На другом примере печатной платы показаны резисторы, упакованные в еще меньшие корпуса, называемые SMD («surface mount device», «устройство поверхностного монтажа»). Эта конкретная печатная плата является нижней стороной жесткого диска компьютера; и снова припаянные к ней резисторы обозначены метками, начинающимися с буквы «R»:

Рисунок 7 – Пример резисторов на печатной плате

На этой печатной плате более сотни резисторов поверхностного монтажа, и это количество, конечно, не включает резисторы, встроенные в черные «чипы». Эти две фотографии должны убедить любого, что резисторы (устройства, которые «просто» препятствуют прохождению электрического тока) – очень важные компоненты в области электроники!

Ремонт переменного резистора своими руками

Из-за износа проводящего слоя и ослабления нажима подвижного контакта переменное сопротивление начинает плохо работать, генерируя «шумы», или совсем прийти в негодность.

Способы ремонта сопротивления в разобранном виде:

1. С помощью простого карандаша, грифель которого состоит из чистого твердого углерода – слегка отогнуть пружину подвижного контакта, несколько раз провести грифелем по проводящему слою для восстановления последнего. Это метод более эффективен для тонкопленочных сопротивлений.
2. Грифель простого карандаша растереть в пыль, смешать с литолом (или аналогичной смазкой), полученной смесью смазать дорожку, по которой движется ползунок.

Сопротивление в неразборном корпусе починить сложнее, но можно – просверливаем в корпусе отверстие (диаметром около 1мм), заливаем шприцом немного чистого спирта, крутим ручку. После полного испарения спирта работоспособность регулировочного элемента восстанавливается.

Для нормальной работы электрической цепи важно грамотно проанализировать условия работы всех элементов – зная характеристики, назначение, схемы подключения и условия эксплуатации, можно обеспечить надежную и долгую работоспособность регулируемых сопротивлений в бытовых приборах и электронных устройствах

Виды

Классификация резисторов происходит по ряду критериев. Если говорить о дискретных компонентах, то по методу монтажа их делят на:

• Выводные. Используются для монтажа сквозь печатную плату. У таких элементов есть выводы, расположенные радиально или аксиально. В народе выводы называют ножками. Этот вид резисторов активно использовался во всех старых устройствах (20 и боле лет назад) – старых телевизорах, приёмниках, в общем везде, и сейчас используется в простых устройствах, а также там, где использование SMD компонентов по какой-то причине затруднено либо невозможно.
• SMD. Это элементы, у которых нет ножек. Выводы для подключения расположены на поверхности корпуса, незначительно выступая над ней. Они монтируются непосредственно на поверхность печатной платы. Преимуществом таких резисторов является простота и дешевизна сборки на автоматизированных линиях, экономия места на печатной плате.

Внешний вид элементов двух типов вы видите на рисунке ниже:

Мы уже знаем, как выглядит этот компонент, теперь следует узнать о классификации по технологии изготовления. Выводные резисторы бывают:

• Проволочными. В качестве резистивного компонента используют проволоку, намотанную на сердечнике, для снижения паразитной индуктивности используют бифилярную намотку. Проволоку выбирают из металла с низким температурным коэффициентом сопротивления и низким удельным сопротивлением.
• Металлопленочные и композитные. Как можно догадаться, здесь в качестве резистивного элемента используют пленки из металлического сплава.

Так как резистор состоит из резистивного материала, в роли последнего может выступать проволока или плёнка с высоким удельным сопротивлением. Что это такое? Такие материалы как:

• манганин;
• константан;
• нихром;
• никелин;
• металлодиэлектрики;
• оксиды металлов;
• углерод и прочие.

SMD или чип-резисторы бывают тонкопленочными и толстопленочными, в качестве резистивного материала используют:

Материал	Особенности, где используется
Никель-хром (нихром, NiCr)	в тонкоплёночных, которые устойчивы к высокой влажности (moisture-resistant)
Нитрид дитантала (Ta2N).	TCR составляет 25 ppm/0С (-55…+1250С);
Диоксид рутения (RuO2)	в толстоплёночных
Рутенит свинца (Pb2Ru2O6)	в толстоплёночных
Рутенит висмута (Bi2Ru2O7)	в толстоплёночных
Диоксиды рутения, легированные ванадием (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)	—
Оксид свинца (PbO)	—
Висмут иридий (Bi2Ir2O7)	—
Сплав никеля	В низкоомных (0,03…10 Ом) тонкоплёночных изделиях

На рисунке ниже изображено, из чего состоит резистор:

По конструкции различают:

• Постоянные. У них два вывода, а сопротивление вы изменять не можете – оно постоянно.
• Переменные. Это потенциометры и подстроечные резисторы, принцип действия которых основан на перемещении скользящего контакта (бегунка) по резистивному слою.
• Нелинейные. Сопротивление компонентов этого типа изменяется под воздействием температуры (терморезисторы), светового излучения (фоторезисторы), напряжения (варисторы) и других величин.

А также по назначению – общего и специального. Последние подразделяются на:

• Высокоомные (диапазон сопротивлений десятки МОм — единицы ТОм, при рабочих напряжениях до 400В).
• Высоковольтные (рассчитаны на работу в цепях с напряжением до десятков кВ).
• Высокочастотные (особенностью работы на высокой частоте является требование к низким собственным индуктивностям и ёмкостям. Такие изделия могут работать в цепях с частотой сигнала в сотни МГц).
• Прецизионные и сверхпрецизионные (это изделия с высоким классом точности. У них допуск по отклонению от номинального сопротивления 0,001 — 1 %, в то время как у обычных допуск может быть и 5% и 10% и больше).