I resistori sono tra gli elementi più utilizzati in elettronica. Questo nome è uscito da tempo dal quadro ristretto della terminologia dei radioamatori. E per chiunque sia almeno un po' interessato all'elettronica, il termine non dovrebbe causare fraintendimenti.
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Cos'è un resistore
La definizione più semplice è la seguente: un resistore è un elemento di un circuito elettrico che resiste alla corrente che lo attraversa. Il nome dell'elemento deriva dalla parola latina "resisto" - "resisto", i radioamatori spesso chiamano questa parte in questo modo - resistenza.
Considera cosa sono i resistori, a cosa servono i resistori. Le risposte a queste domande implicano la familiarità con il significato fisico dei concetti di base dell'ingegneria elettrica.
Per spiegare il principio di funzionamento del resistore, puoi usare l'analogia con i tubi dell'acqua.Se in qualche modo viene ostacolato il flusso dell'acqua nel tubo (ad esempio riducendone il diametro), la pressione interna aumenterà. Rimuovendo la barriera, riduciamo la pressione. Nell'ingegneria elettrica, questa pressione corrisponde alla tensione: rendendo difficile il flusso di corrente elettrica, aumentiamo la tensione nel circuito, riducendo la resistenza e abbassando la tensione.
Modificando il diametro del tubo, è possibile modificare la velocità del flusso d'acqua, nei circuiti elettrici, modificando la resistenza, è possibile regolare l'intensità della corrente. Il valore della resistenza è inversamente proporzionale alla conducibilità dell'elemento.
Le proprietà degli elementi resistivi possono essere utilizzate per i seguenti scopi:
- convertire la corrente in tensione e viceversa;
- limitare la corrente che scorre per ottenere il suo valore specificato;
- realizzazione di divisori di tensione (ad esempio negli strumenti di misura);
- risolvere altri problemi speciali (ad esempio, ridurre le interferenze radio).
Per spiegare cos'è un resistore e perché è necessario, puoi utilizzare il seguente esempio. Il bagliore del LED familiare si verifica a una bassa intensità di corrente, ma la sua stessa resistenza è così piccola che se il LED viene posizionato direttamente nel circuito, anche a una tensione di 5 V, la corrente che lo attraversa supererà i parametri consentiti della parte. Da un tale carico, il LED si guasta immediatamente. Pertanto, nel circuito è incluso un resistore, il cui scopo in questo caso è limitare la corrente a un determinato valore.
Tutti gli elementi resistivi sono componenti passivi dei circuiti elettrici, a differenza di quelli attivi, non danno energia al sistema, ma la consumano.
Dopo aver capito cosa sono i resistori, è necessario considerare i loro tipi, designazione e marcatura.
Tipi di resistori
I tipi di resistori possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:
- Non regolamentato (permanente) - filo, composito, film, carbonio, ecc.
- Regolabile (variabili e trimmer). I resistori trimmer sono progettati per regolare i circuiti elettrici. Gli elementi con resistenza variabile (potenziometri) vengono utilizzati per regolare i livelli del segnale.
Un gruppo separato è rappresentato dagli elementi resistivi a semiconduttore (termistori, fotoresistenze, varistori, ecc.)
Le caratteristiche dei resistori sono determinate dal loro scopo e vengono impostate durante la produzione. Tra i parametri chiave:
- Resistenza nominale. Questa è la caratteristica principale dell'elemento, misurata in ohm (Ohm, kOhm, MΩ).
- Deviazione ammissibile come percentuale della resistenza nominale specificata. Indica la possibile diffusione dell'indicatore, determinata dalla tecnologia di fabbricazione.
- La dissipazione di potenza è la potenza massima che un resistore può dissipare sotto carico a lungo termine.
- Il coefficiente di resistenza termica è un valore che mostra la variazione relativa della resistenza di un resistore con una variazione di temperatura di 1 °C.
- Limitare la tensione di esercizio (rigidità elettrica). Questa è la tensione massima alla quale la parte mantiene i parametri dichiarati.
- Caratteristica del rumore: il grado di distorsione introdotto dal resistore nel segnale.
- Resistenza all'umidità e resistenza al calore: i valori massimi di umidità e temperatura, il cui eccesso può portare al cedimento della parte.
- Fattore di tensione. Un valore che tiene conto della dipendenza della resistenza dalla tensione applicata.
L'uso di resistori nella regione delle microonde dà importanza a caratteristiche aggiuntive: capacità parassita e induttanza.
Resistori a semiconduttore
Si tratta di dispositivi a semiconduttore con due conduttori, che dipendono dalla resistenza elettrica dai parametri dell'ambiente: temperatura, illuminazione, tensione, ecc. Per la fabbricazione di tali parti vengono utilizzati materiali semiconduttori drogati con impurità, il cui tipo determina la dipendenza della conducibilità da influenze esterne.
Esistono i seguenti tipi di elementi resistivi a semiconduttore:
- Resistenza di linea. Realizzato in un materiale leggermente legato, questo elemento ha una bassa dipendenza della resistenza da influenze esterne in un'ampia gamma di tensioni e correnti; è più spesso utilizzato nella produzione di circuiti integrati.
- Un varistore è un elemento la cui resistenza dipende dall'intensità del campo elettrico. Questa proprietà del varistore determina l'ambito della sua applicazione: stabilizzare e regolare i parametri elettrici dei dispositivi, proteggere dalle sovratensioni e per altri scopi.
- Termistore. Questo tipo di elementi resistivi non lineari ha la capacità di modificare la propria resistenza a seconda della temperatura. Esistono due tipi di termistori: il termistore, la cui resistenza diminuisce con la temperatura, e il termistore, la cui resistenza aumenta con la temperatura. I termistori vengono utilizzati laddove è importante il controllo costante del processo di temperatura.
- Fotoresistenza. La resistenza di questo dispositivo cambia sotto l'influenza di un flusso luminoso e non dipende dalla tensione applicata.Nella produzione vengono utilizzati piombo e cadmio, in diversi paesi questo è stato il motivo per cui si è rifiutato di utilizzare queste parti per motivi ambientali. Oggi, i fotoresistenze hanno una domanda inferiore ai fotodiodi e ai fototransistor utilizzati in nodi simili.
- Estensimetro. Questo elemento è progettato in modo tale da poter variare la sua resistenza in funzione dell'azione meccanica esterna (deformazione). Viene utilizzato in unità che convertono l'azione meccanica in segnali elettrici.
Tali elementi semiconduttori come resistori lineari e varistori sono caratterizzati da un debole grado di dipendenza da fattori esterni. Per estensimetri, termistori e fotoresistenze, la dipendenza delle caratteristiche dall'impatto è forte.
I resistori a semiconduttore sul diagramma sono indicati da simboli intuitivi.
Resistenza nel circuito
Sui circuiti russi, gli elementi con resistenza costante sono generalmente indicati come un rettangolo bianco, a volte con la lettera R sopra di esso. Su circuiti estranei, puoi trovare la designazione di un resistore sotto forma di un'icona a "zigzag" con una lettera R simile in alto. Se un parametro della parte è importante per il funzionamento del dispositivo, è consuetudine indicarlo sul diagramma.
La potenza può essere indicata da strisce su un rettangolo:
- 2 W - 2 linee verticali;
- 1 W - 1 linea verticale;
- 0,5 W - 1 linea longitudinale;
- 0,25 W - una linea obliqua;
- 0,125 W - due linee oblique.
È consentito indicare la potenza sul diagramma in numeri romani.
La designazione dei resistori variabili si distingue per la presenza di una linea aggiuntiva con una freccia sopra il rettangolo, che simboleggia la possibilità di regolazione, i numeri possono indicare la numerazione dei pin.
I resistori a semiconduttore sono indicati dallo stesso rettangolo bianco, ma barrato con una linea obliqua (ad eccezione dei fotoresistenze) con una lettera che indica il tipo di azione di controllo (U - per un varistore, P - per un estensimetro, t - per un termistore ). La fotoresistenza è indicata da un rettangolo in un cerchio, verso il quale puntano due frecce, che simboleggiano la luce.
I parametri del resistore non dipendono dalla frequenza della corrente che scorre, il che significa che questo elemento funziona allo stesso modo nei circuiti CC e CA (sia basse che alte frequenze). Un'eccezione sono i resistori a filo, che sono intrinsecamente induttivi e possono perdere energia a causa delle radiazioni ad alta frequenza e delle microonde.
A seconda dei requisiti per le proprietà del circuito elettrico, i resistori possono essere collegati in parallelo e in serie. Le formule per calcolare la resistenza totale per diverse connessioni del circuito sono significativamente diverse. Se collegato in serie, la resistenza totale è uguale alla semplice somma dei valori degli elementi inclusi nel circuito: R \u003d R1 + R2 + ... + Rn.
Quando collegati in parallelo, per calcolare la resistenza totale, è necessario sommare i reciproci dei valori degli elementi. Ciò risulterà in un valore che è anche l'opposto di quello finale: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + ... 1/Rn.
La resistenza totale dei resistori collegati in parallelo sarà inferiore al più piccolo di essi.
Denominazioni
Esistono valori di resistenza standard per elementi resistivi, chiamati "gamma resistore nominale". L'approccio alla creazione di questa serie si basa sulla seguente considerazione: il passaggio tra i valori dovrebbe coprire la deviazione consentita (errore). Esempio: se il valore dell'elemento è 100 ohm e la tolleranza è del 10%, il valore successivo nella serie sarà 120 ohm.Tale passaggio consente di evitare valori non necessari, poiché le denominazioni vicine, insieme all'errore diffuso, coprono praticamente l'intero intervallo di valori tra di loro.
I resistori prodotti sono combinati in serie che differiscono per le tolleranze. Ogni serie ha la propria serie nominale.
Differenze tra le serie:
- E 6 - tolleranza 20%;
- E 12 - tolleranza 10%;
- E 24 - tolleranza 5% (a volte 2%);
- E 48 - tolleranza 2%;
- E 96 - tolleranza 1%;
- E 192 - 0,5% di tolleranza (a volte 0,25%, 0,1% e inferiori).
La serie E 24 più utilizzata comprende 24 valori di resistenza.
Marcatura
La dimensione dell'elemento resistivo è direttamente correlata alla sua potenza di dissipazione, maggiore è, maggiori sono le dimensioni della parte. Se è facile indicare qualsiasi valore numerico sui diagrammi, la marcatura dei prodotti può essere difficile. La tendenza alla miniaturizzazione nella produzione di elettronica sta guidando la necessità di componenti sempre più piccoli, il che aumenta la complessità sia della scrittura delle informazioni sul pacchetto che della sua lettura.
Per facilitare l'identificazione dei resistori nell'industria russa, viene utilizzata la marcatura alfanumerica. La resistenza è indicata come segue: i numeri indicano il valore nominale e la lettera è posta o dietro i numeri (nel caso di valori decimali) o davanti ad essi (per le centinaia). Se il valore è inferiore a 999 ohm, il numero viene applicato senza una lettera (oppure le lettere R o E possono stare). Se il valore è indicato in kOhm, dietro al numero viene messa la lettera K, la lettera M corrisponde al valore in MΩ.
I valori nominali dei resistori americani sono indicati da tre cifre. I primi due assumono la denominazione, il terzo - il numero di zeri (decine) aggiunti al valore.
Nella produzione robotica di componenti elettronici, i simboli applicati spesso finiscono sul lato della parte rivolta verso la scheda, il che rende impossibile la lettura delle informazioni.
Codificazione del colore
Per garantire che le informazioni sui parametri della parte rimangano leggibili da qualsiasi lato, viene utilizzata la marcatura a colori, mentre la vernice viene applicata a strisce anulari. Ogni colore ha il suo valore numerico. Le strisce sui dettagli sono poste più vicino a una delle conclusioni e vengono lette da sinistra a destra da essa. Se, a causa delle piccole dimensioni della parte, è impossibile spostare la marcatura del colore su una conclusione, la prima striscia viene resa 2 volte più larga del resto.
Gli elementi con un errore consentito del 20% sono indicati da tre righe, per un errore del 5-10% vengono utilizzate 4 righe. I resistori più precisi sono indicati utilizzando 5-6 linee, le prime 2 corrispondono alla valutazione della parte. Se ci sono 4 corsie, la terza indica il moltiplicatore decimale per le prime due corsie, la quarta riga indica la precisione. Se ci sono 5 bande, la terza è la terza denominazione, la quarta è il grado dell'indicatore (il numero di zeri) e la quinta è la precisione. La sesta riga indica il coefficiente di resistenza termica (TCR).
Nel caso di una marcatura a quattro strisce, le strisce dorate o argentate vengono sempre per ultime.
Tutti i segnali sembrano complicati, ma la capacità di leggere rapidamente i segni viene con l'esperienza.
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