Для чего нужен резистор и как определить номинал по цвету колец

Из статьи станет понятно, что такое резистор, сопротивление, для чего он нужен, какие функции выполняет.
Просто и кратко, объяснено всё для начинающих об этом элементе в электротехнике.
Специалисты тоже найдут много полезного, необходимого в работе.

Определение, что такое резистор

Понятие резистор происходит от латинского слова “resisto”, английский вариант “resistor” и означает сопротивляться или противостоять.
Википедия дает такое определение:

“Резистор — это пассивный двухполюсный электрический компонент, который реализует электрическое сопротивление в качестве элемента схемы.”

Резистор часто называют сопротивлением.

Они оба эквивалентные названия, хотя сопротивление это выполняемая функция, а резистором считается деталь электрической цепи.

Принцип работы основан на рассеивании мощности тока и понижении за счет этого напряжения.

Описание для чего используется и что делает

Резистор выполняет роль пассивного элемента в цепи, который служит для уменьшения, протекающего через него тока и преобразования силы тока в напряжение.
Например,

• они могут использоваться как преобразователи в блоках питания.
• Применяются для ограничения тока светодиодов.
• В электрических измерительных приборах можно использовать для деления выходного и входного напряжения.
• Некоторые способны уменьшать или полностью устранять источники радиопомех.

Формула и принцип делителя на 12 вольт на основе двух резисторов приведены на примерах ниже, для разных выходных показателей

Чтобы транзистор функционировал согласно установленным параметрам с помощью R выставляется необходимый ток коллектора и базы.

Как выглядит

Как выглядят выпускаемые электронными заводами резисторы можно посмотреть на фото.

Из чего состоит

Резистор состоит из двух контактов (обычно из металлических проводников), разделенных изолятором (обычно из слоя пластика или керамики) и резистивного проводящего элемента, соединенного с ними, расположенного на изоляторе между этими контактами.

Основные виды резисторов

Перечислим основные виды резисторов

Постоянные

Если резистор относится к постоянным, то его R неизменно и он имеет два вывода для подключения.

Переменные для регулировки напряжения

Рассмотрим примеры переменных резисторов приведенных на рисунке.

Номинальное сопротивление можно изменять (регулировать) поворотом, перемещением центрального элемента рукой или с помощью отвертки.

Иногда такой резистор называют переменный потенциометр, но это не правильное название.
Скорее сленг радиолюбителей путающих прибор и радиодеталь.
Переменные резисторы применяются двух видов:

Для

регулировки

Переменный резистор служит для регулировки выходного напряжения.
На уроках физики 8 класса вы замечали такой под названием реостат.

А чем отличие резистора от реостата?

Да, реостат имеет три вывода.
На крайние подается ток, а со среднего и крайнего можно получить изменяемое напряжение с помощью перемещение рычага между выводами от одного края к другому.

Поэтому реостат это регулируемый резистор.

Для

подстройки

Построечные резисторы тоже нужны для регулировки напряжения. В отличие от регулировочных подстроечный резистор предназначен для нечастого использования.

Зачем нужны термисторы и позисторы

Термисторы и позисторы — это терморезисторы, которые основаны на полупроводниковых материалах.

Эти полупроводники используются для регулирования тока или напряжения в цепи в зависимости от температуры окружающей среды.

Термисторы могут уменьшать сопротивление при повышении температуры, в то время как позисторы могут его увеличивать.

Это делает их полезными для управления электрическими системами в различных областях, таких как автомобильная электроника, кондиционеры и тепловые пушки.
В зависимости от конкретных применений, термисторы и позисторы могут быть изготовлены из материалов, таких как металл-оксидные пленки, керамика или полимеры.
Они могут быть представлены в различных формах, включая дроссельные, дисковые или кольцевые.

Преимущества термисторов и позисторов в их универсальности и простоте использования.

Они могут быть интегрированы в широкий спектр электронных устройств и систем, и их регулирование может быть выполнено в автоматическом режиме.
Термисторы и позисторы важные компонентами в широком спектре электронных приложений, и их применение продолжает расти в связи с развитием технологий и усовершенствованием производств.

Коэффициент термостойкости

Коэффициент термостойкости, или β, важный параметр для термисторов и позисторов.
Он определяет способность элемента к изменению сопротивления в зависимости от температуры.

Чем выше значение β, тем больше чувствительность.

Оптимальное значение β зависит от конкретных применений и может зависеть от требований.
В некоторых случаях, например, в температурных датчиках, высокое значение β желательно, тогда как в других случаях, таких как контроль в кондиционерах, низкое значение β может быть предпочтительнее.

PTC

В целом, коэффициент термостойкости β параметр для оценки качества и эффективности.
Положительный температурный коэффициент PTC (Positive Temperature Coefficient) означает, что R увеличивается с увеличением t.

Это означает, что он работает как защитный выключатель при перегреве.

PTC терморезисторы используются во многих изделиях, таких как защита от перегрева в домашних и промышленных приборах, автомобильные системы и т.д.

Применение PTC терморезисторов предоставляет эффективный, надежный способ защиты от перегрева и перенапряжения.

NTC

Отрицательный температурный коэффициент NTC ( Negative temperature coefficient) означает, что R уменьшается с увеличением t.

Это означает, что терморезистор работает как термостат, контролируя температуру в устройстве.

NTC т-резисторы используются во многих предметах, таких как регулирование охлаждения в холодильных, кондиционерных системах, контроль нагрева в двигателях и т.д.
Термисторы и PTCS отличаются высокой надежностью и долговечностью, но они также подвержены определенным ограничениям.

Например, они могут быть чувствительны к электромагнитным помехам, и значения их R могут меняться со временем из-за старения.

Чтобы преодолеть эти ограничения, термисторы часто комбинируют с другими датчиками, такими как термопары или RTDs (resistance temperature detectors) датчики температуры сопротивления, для повышения их производительности.

Варисторы

Также существует особый класс резисторов, резко меняющих свое сопротивление при увеличении напряжения, — это варисторы.

Это свойство варисторов широко используется для защиты от перенапряжения в цепи.

Если вдруг возникла внештатная ситуация и поступающее напряжение на устройство сильно возросло.
Сопротивление варистора резко меняется.
При этом варистор берет на себя всю мощность импульса и чаще всего расплачивается за это своим ресурсом, поэтому сгорает намертво.
Корпус может просто разорвать.

Фоторезисторы

Фоторезисторы отличаются тем, что их сопротивление меняется в зависимости от освещенности.

Тензорезисторы

Тензорезисторы меняют номинал сопротивления в зависимости от растяжения.

Классификация резисторов

Классификация основана на гостах и регламентирующих документах.

Назначение

По назначению резисторы подразделяются на общие и специальные

Общее

К резисторам общего назначения относятся постоянные и переменные к которым не предъявляются какие либо специальные условия по точности, температуре, высокому напряжению и току.
Мощность резистора от 125 милливатт (мВт) до 100 Ватт (Вт).
R от 1 ом до 10 мегаом (Мом).

Специальное

К специальным относят полупрецизионные, прецизионные и сверхпрецизионные с точностью 1% и выше, высоковольтные 5-40 киловольт (кВ), высокоомные от 10 мегаом ( Мом), высокочастотные более 10 мегагерц (Мгц).

Следует учесть, что любой элемент электроники, включая провода не идеален с физической точки зрения.

Практически, кроме активного сопротивления мы имеем емкость и паразитную индуктивность реального resistor.
Поэтому в специальных резисторах этому придаётся особое значение.

Характер изменения сопротивления

Характер изменения сопротивления может быть переменным, подстроечным или просто постоянным

Защищенность от влаги

Защищенность от влаги предполагает от незащищенных до защищенных с помощью лака, пластмассы, вакуума, компаундера и других герметиков.

Способ монтажа

Способ монтажа бывает навесной, печатный и предназначенный для микромодулей и микросхем.

Печатный

Печатный монтаж платы применяется в большинстве устройств бытовой техники.

Навесной

Навесной монтаж применяется в промышленном оборудовании.

Для микросхем и микромодулей

Применяется в современной компьютерной технике и микроэлектронике.

Вольт-амперные характеристики

Воль-амперные характеристики резистора могут быть линейные (обычный R) или нелинейные в зависимости от

• Напряжения — варисторы;
• Света — фоторезисторы;
• Деформации — тензорезисторы;
• Температуры – терморезисторы;
• Магнитного поля – магниторезисторы;
• От протекавшего через него заряда – мемристоры.

Используемые проводящие элементы

При изготовлении резисторов на производственных предприятиях как правило применяют проволочную и непроволочную технологию.

Проволочные

Проволочные резисторы называются потому, что изготавливаются из проволоки.

Непроволочные

Не проволочные основаны на не применении проволочной технологии изготовления.
Различают тонкослойные, композиционные. Разделены диэлектриком.

Тип применяемых материалов из чего делают резисторы

Типы резисторов разделяются по применяемому материалу резистивного сопротивления.

То, из чего состоят R, определяет его параметры и конструктивный вид.

Проволочные

При производстве проволочных резисторов используются: нихром, константан, никелин, никель с высоким удельным сопротивлением, сплавы манганина.

Цементные

Цементные резисторы отличаются тем, что резистивный материал, как правило, проволока, залит цементом.

Поэтому они способны рассеивать большое количество тепла и соответственно работать при повышенных температурах нагрева резистивного материала.

Отрицательная характеристика – высокая паразитная индуктивность и не способность работы на высоких частотах.

Металлопленочные

Такие детали как металлопленочные резисторы МЛТ изготавливаются из тонкой металлической пленки никелехромогова сплава, олова, сурьмы.
Структура плёночного проводящего элемента держится на изоляционном материале.

Металлооксидные пленочные

Основой металлооксидных резисторов является пленка из оксида олова и металлов.

За счет этого они обладают способностью выдерживать большую температуру эксплуатации, чем металлопленочные.

Фольговые

Фольговые резисторы изготавливаются из объемной металлической фольги на керамическом основании.

Отличаются малым коэффициентом температурного сопротивления и высокой точностью.

Углеродные композиционные

Углеродные композиционные резисторы состоят из смеси композита и мелкой углеродной пыли.
Имеют повышенную надежность, но не отличаются высокой точностью.

Углеродные пленочные

Углеводные пленочные резисторы, бороуглеродистые отличаются от композиционных высокой точностью.

Способностью работы на высоких частотах за счет технологии изготовления.
Тонкая углеродная пленка находится на каркасе из изоляции.
Её можно резать лазером, получая точные значения R.

В чем измеряется сопротивление

Основной параметр резистивного элемента — это

номинальное сопротивление.

Оно измеряется в Омах (Ом).
В одном килооме 1 (кОм) — 1000 Ом
1 мегаом (мОм) — 1 мом, 1000 кОм или 1000000 Ом
Вторая важная функциональная характеристика – это

мощность резистора.

Мощность измеряется в ваттах (Вт).
Самые ходовые от 0,125 Вт до 2 Вт
Далее следует точность или точнее класс точности.
Измеряется в процентах (%).

Обозначение резисторов на схемах

Обозначается на схеме очень просто.
Прямоугольник размером десять миллиметров в длину и четыре в ширину.

Размеры могут быть другие, но пропорции сохраняются.

Внутри прямоугольника ставится условное обозначение мощности.
Подстроечные, переменные и т.д. резисторы обозначаются на принципиальных схемах согласно ГОСТ 2.728-74 или по зарубежным стандартам.

Обозначение тензорезисторов и варисторов на схемах

Фоторезистор необходимо изображать со стрелочками.

Обозначения резисторов в схемах по мощности.

Пример МЛТ-0,125, -0,25, -0,5, -1, -2

Соединения резисторов в электрической цепи

Соединения резисторов бывает последовательное, параллельное и смешенное

Последовательное

При последовательном соединении резисторов их сопротивление суммируется.

R общ. = R1 + R2 +R3 +R4 +R5 +R6 +R7 +R8 ….. + Rn

Параллельное

Параллельное соединение резисторов представлено формулой

Расчет:

R общ. = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3+ 1/R4+ 1/R5+ 1/R6+ 1/R7+ 1/R8+…..+ 1/Rn

Смешанное

Смешанное соединение нескольких резисторов в одной схеме, если присутствуют одновременно параллельно и последовательно соединённые сопротивления.

Общее сопротивление высчитывается путем деления на участки только параллельного или последовательного соединения.

Таким образом участки считаются далее как каждый за один элемент.
Элементы суммируется по формулам параллельного и последовательного соединения.
Величина R общ. между точками А и В рассчитывается путем деления на три участка.
В этом случае высчитываем по правилу параллельного соединения общее сопротивление резистора 1 , 2, 3 как N.
Далее по закону последовательного соединения суммируем N + R4+R5.

Маркировка резисторов

Маркировка резисторов бывает буквенная, цифровая и с помощью маркировочных цветных колец.

Цифро-буквенная

Цифро буквенная маркировка указывается на корпусе определённым кодом.

Буква в скобках русский код.

Цветовая

Маркировка с помощью цветовых полос, которые наносятся на корпус.
Самые распространенные 4,5 полос.

4 полосы

5 полос

6 полос

Обратите внимание на цвет и расположение крайних полос.
На рисунке видно как понять и не перепутать сторону отсчета.

SMD-резисторов

Кодирование 3 или 4 цифрами
Значение сопротивления smd резисторов 3 цифры

3 цифры

ABC обозначаются так AB* 10 в степени С Ом
Если 102 ,то 10 умножить на 10 в квадрате равно 1 кОм

4 цифры

ABCD обозначают ABD* 10 в степени D Ом
Если 1002 ,то 100 умножить на 10 в квадрате = 10 кОм

Допуск от номинала или класс точности

Каждый R имеет свой допуск по отклонению от номинала или другими словами класс точности.

I    допустимое отклонение ± 5 %
II   отклонение составляет ± 10 %
III  погрешность ± 20 %

Кроме того, резисторы выпускаются не всех номиналов, а по стандартам.

Узнать какие номиналы R бывают, вы можете из таблицы.

Мощность рассеивания тока

Мощность резистора – это величина рассеивания протекающей через него энергии электрического тока, при которой он может работать неограниченно, сохраняя заданную в документации величину отклонения R от номинального.
Если кратко, то резистивное сопротивление при работе resistor не должно выходить за пределы класса точности.

Рассеиваемая мощность рассчитывается по формуле:

P= U*I
Где U и I напряжение и ток соответственно.
Закона Ома определяет:
I= U/R или U= I*R
Где R сопротивление в ом

Следовательно можно вычислить мощность, которую может рассеивать сопротивление

через напряжение

P= U^2/R , напряжение в квадрате деленное на R

через силу тока

P= I^2/R, ток в квадрате, деленное на R

Зависимость сопротивления от окружающей среды

Сопротивление резистора зависит от его температуры.
R тек=R н+α (t-t н)
Где
R тек – сопротивление в данный момент времени
R н – номинальное начальное R
t тек – температура сейчас
t н – начальная температура
α – температурный коэффициент.

Как правило R тек линейное, но если в качестве нагрузки использовать электролампу с вольфрамовой спиралью, то в отключенной лампе R тек на порядок меньше, чем в работающей.

Какие шумы имеют и способы их уменьшения

Резистивные материалы, из которых сделаны резисторы издают токовые, электрические, тепловые шумы.
Шумы в виде электромагнитных интерференций (EMI) и шума Johnson-Nyquist.
Кроме того при повороте переменного или подстроечного R есть механический шум.
Эти шумы могут влиять на качество сигнала в электронных системах.
Способы уменьшения шумов резисторов:

• Использование R очень высоких номиналов
• Размещение R в защитных коробках
• Использование широкополосных фильтров
• Применение технологии сверхнизкошумящих R.
• Использование сетевых фильтров для подавления EMI.
• Увеличение расстояния между R и другими элементами составляющими цепь, такими как конденсаторы, индуктивности.
• Использование технологии SMT (Surface Mount Technology) для монтажа, чтобы уменьшить размер и повысить эффективность.
• Установка оптических или квантовых R, которые имеют низкий уровень шума.

Как проверить резистор

Для проверки работоспособности резистора понадобится мультиметр.

1. Переключаем на режим измерения сопротивления.
2. Щупы подсоединяем к резистору и видим результаты измерения в омах
3. Если какое-либо значение отсутствует и показывается бесконечность, то resistor неисправен.

Следующим способом определить неисправность — осмотр.

Его иногда достаточно, когда вместо измеряемого элемента обугленные остатки.

Заключение

Резисторы используются во многих электронных устройствах, таких как радиоприемники, компьютеры, телевизоры, электронные игрушки и т.д.
Они могут использоваться для регулирования или ограничения тока в электрической цепи, а также для регулирования потенциала.
Применяться с другими компонентами, такими как конденсаторы или диоды, чтобы создать более сложные электрические цепи.

Важно правильно выбрать resistor для конкретной задачи, так как неправильный выбор может привести к неработоспособности устройства или даже к его повреждению.

Это вызвано максимальным током или напряжением, которые он должен выдерживать.
В результате это может привести к перегреву R или его полному сгоранию.
Выбирайте для своих целей resistor с точными характеристиками, указанными производителем, и проверяйте их перед использованием.