Månedens komponent: Motstandere - 💡 Fix My Ideas

Månedens komponent: Motstandere

Månedens komponent: Motstandere


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Hver måned i år utforsker vi en annen elektronisk komponent, delver i hva den er, hvordan den fungerer, og hvordan du bruker den i prosjekter. I forrige måned så vi på batterier. Denne måneden vil vi takle motstanden, hvis jobb er å begrense strømmen av elektrisitet og dermed kontrollere den, lede den mot en komponent mens du beskytter en annen. Som alltid starter vi ting med en introduksjon til motstander via et redigert utdrag fra Charles Platts essensielle Encyclopedia of Electronic Components: Volume 1.

En motstand er en av de mest grunnleggende komponentene i elektronikk. Dens formål er å hindre strømmen av strøm og påføre en spenningsreduksjon. Den består av to ledninger eller ledere festet i motsatte ender eller sider av en relativt dårlig elektrisk leder, hvis motstand måles i ohm, som er representert generelt av det greske omega-symbolet.

Skjematiske symboler som representerer en motstand er vist ovenfor (Venstre: Det tradisjonelle skjematiske symbolet. Høyre: Den nyere europeiske ekvivalenten). Det amerikanske symbolet brukes fortsatt noen ganger i europeiske skjemaer, og det europeiske symbolet brukes noen ganger i amerikanske skemaer. Bokstaver K eller M indikerer at verdien vist for motstanden er i henholdsvis tusen ohm eller millioner av ohm. Hvor disse bokstavene brukes i Europa, og noen ganger i USA, erstatter de et desimalpunkt. Dermed kan en 4,7K motstand identifiseres som 4K7, en 3,3M motstand kan identifiseres som 3M3, og så videre.

En motstand brukes ofte til formål som å begrense ladehastigheten til en kondensator; Tilveiebringe passende styrespenning til halvledere som bipolare transistorer; Beskyttelse av lysdioder eller andre halvledere fra overdreven strøm; justere eller begrense frekvensresponsen i en lydkrets (i forbindelse med andre komponenter); trekke opp eller trekke spenningen på inngangspinnen til en digital logikkbrikke; eller styre en spenning på et punkt i en krets. I denne siste søknaden kan to motstander plasseres i serie for å skape en spenningsdeler.

Et potensiometer kan brukes i stedet for en motstand der variabel motstand er nødvendig.

Eksempler motstander av forskjellige verdier er vist til høyre. Fra topp til bunn er strømfordelingsgraden 3W, 1W, 1 / 2W, 1 / 4W, 1 / 4W, 1 / 4W og 1 / 8W. Nøyaktigheten (toleransen) for hver motstand, fra topp til bunn, er pluss-eller-minus 5%, 5%, 5%, 1%, 1%, 5% og 1%. Den beige-farvede kroppen til en motstand er ofte en indikasjon på at toleransen er 5%, mens en blåfarget kropp ofte indikerer en toleranse på 1% eller 2%. Blåstoffmotstandene og den mørkebrune motstanden inneholder metalloksidfilmelementer, mens de beige stoffmotstandene og den grønne motstanden inneholder karbonfilm.

Hvordan det fungerer

I prosessen med å hindre strømmen av strøm og reduksjonsspenning, absorberer en motstand elektrisk energi, som den må spre som varme. I de fleste moderne elektroniske kretser er varmetabellen typisk en brøkdel av en watt.

Hvis R er motstanden i ohm, er jeg strømmen som strømmer gjennom motstanden i ampere, og V er spenningsfallet som er påført av motstanden (forskjellen i elektrisk potensial mellom de to kontaktene som er festet til den), sier Ohms lov:

V = I * R

Dette er en annen måte å si at en motstand på 1 Ohm vil tillate en strøm på 1 amp når potensiell forskjell mellom endene av motstanden er 1 volt.

Hvis W er kraften i watt som avleses av motstanden, i en likestrømskrets:

W = V * I

Ved substitusjon i Ohms lov kan vi uttrykke watt når det gjelder strøm og motstand:

W = I2 * R

Vi kan også uttrykke watt når det gjelder spenning og motstand:

W = V2 / R

Disse alternativene kan være nyttige i situasjoner der du ikke kjenner spenningsfallet eller gjeldende, henholdsvis.

Omtrent tilsvarende forhold eksisterer ved bruk av vekselstrøm, selv om effekten vil være en mer kompleks funksjon.

varianter

  • Aksiale motstander har to ledninger som kommer fra motsatte ender av en vanligvis sylindrisk kropp. Radiale motstander har parallelle ledninger som kommer fra den ene siden av kroppen og er uvanlige.
  • Presisjonsmotstander er generelt definert som å ha en toleranse på ikke mer enn pluss-eller-minus 1%.
  • Generelle motstander er mindre stabile, og deres verdi er mindre presis.

  • Kraftmotstander er generelt definert som dissipating 1 eller 2 watt eller mer, spesielt i strømforsyninger eller effektforsterkere. De er fysisk større og kan kreve varme synker eller vifte kjøling.
  • Tråd-sår motstander brukes der komponenten må tåle betydelig varme. En trådviklet motstand består ofte av et isolasjonsrør eller en kjerne som er flat eller sylindrisk, med flere svinger av resistiv ledning viklet rundt den. Ledningen er vanligvis en nikkel-krom legering kjent som nichrome (noen ganger skrevet som Ni-krom) og dyppet i et belegg. Varmen som oppstår ved strøm gjennom resistiv ledning, er et potensielt problem i elektroniske kretser hvor temperaturen må begrenses. Men i husholdningsapparater som hårføner, brødrister ovner og viftevarmere, brukes et nichromelement spesielt for å generere varme. Tråd-sår motstander brukes også i 3D-skrivere til å smelte plast (eller en annen forbindelse) som danner den faste utgangen av enheten.
  • Tykke filmmotstander er noen ganger produsert i et flatt, firkantet format. En prøve er vist til høyre, vurdert til å spre 10W fra sin flate overflate. Motstanden til denne komponenten er 1K.
  • Overflatemotstander består vanligvis av en resistiv blekkfilm trykt på toppen av en tablett med aluminiumoksyd keramisk forbindelse, ofte ca. 6 mm lang, kjent som en 2512 formfaktor. Hver overflatemotstand har to nikkelbelagte terminer belagt i loddet, som smelter når motstanden er festet til kretskortet. Den øvre overflaten er belagt, vanligvis med svart epoksy, for å beskytte motstandselementet.

Verdi koding

Hylseaksiale motstander skrives tradisjonelt med en sekvens av tre farget bånd for å uttrykke verdien av komponenten, hver av de to første båndene representerer et siffer fra 0 til 9, mens det tredje bandet indikerer desimalmultiplikatoren (antall nuller , fra 0 til 9, som skal legges til tallene). Et fjerde bånd sølv eller gull indikerer henholdsvis 10% eller 5% toleranse. Ingen fjerde band vil indikere 20% toleranse, selv om dette har blitt svært sjeldne.

Mange motstander har nå fem fargebånd for å muliggjøre representasjon av mellom- eller brøkverdier. I denne ordningen har de tre første båndene numeriske verdier (med samme fargesystem som før) mens fjerde bånd er multiplikatoren. Et femte band, i motsatt ende av motstanden, indikerer dens toleranse.

I tabellen under er tallverdien eller multiplikatorverdien for hver farge vist som et "spektrum" øverst på figuren. Toleransen, eller presisjonen til en motstand, uttrykt som en pluss-eller-min prosent, vises med sølv, gull og forskjellige farger, nederst på figuren.

To prøvemotstander vises. Den øvre har en verdi på 1K, indikert av de brune og sorte bandene til venstre (som representerer tall 1 etterfulgt av et tall 0) og det tredje røde bandet (som indikerer to ytterligere nuller). Gullbåndet til høyre indikerer en presisjon på 5%. Den nedre har en verdi på 1,05K, indikeres av de brune, svarte og grønne båndene til venstre (representerer tall 1 etterfulgt av tall 0, etterfulgt av tall 5) og fjerde bånd brunt (indikerer ytterligere null). Det brune bandet til høyre indikerer en presisjon på 1%.

I ekstremt gammelt utstyr kan motstander kodes med kropps-punkt-punkt-skjemaet, der kroppsfargen representerer det første sifferet, representerer sluttfarge det andre sifferet, og en punkt representerer multiplikatoren. De numeriske identitetene til fargene er de samme som i dagens fargeskjema.

I alle moderne ordninger er de tre eller fire båndene som viser motstandsverdien avstanden tett sammen, mens et større gap skiller dem fra bandet som viser toleransen. Motstandsverdien bør leses mens du holder motstanden slik at gruppen med tett avstands numeriske bånd er til venstre.

Forvirrende kan det finnes noen motstander der de tre første bandene definerer verdien ved å bruke den gamle trebandskonvensjonen; Det fjerde bandet indikerer toleranse; og et femte bånd i motsatt ende av komponenten indikerer pålitelighet. Dette fargeskjemaet er imidlertid uvanlig.

Andre fargekodingskonvensjoner kan finnes i spesielle anvendelser, for eksempel militært utstyr.

Det er vanlig at gjennomgående hulls karbonfilm motstander har en beige kroppsfarge, mens gjennomsiktige metallfilm motstander ofte har en blå kroppsfarge. Men i relativt sjeldne tilfeller kan en blå kroppsfarge også indikere a smelte motstand (konstruert for å brenne ut ufarlig som en sikring, hvis den er overbelastet) mens en hvit kropp kan indikere a ikke brennbar motstand. Vær forsiktig når du bytter ut disse spesielle typer.

Noen moderne motstander kan ha sine verdier trykt på dem numerisk. Overflatemotstander har også siffer som er trykt på dem, men de er en kode, ikke en direkte representasjon av motstand. Det siste sifferet indikerer antall nuller i motstandsverdien, mens de to foregående eller tre tallene definerer verdien selv. Brev R brukes til å angi et desimaltegn. Dermed har en 3R3 overflatemotstand motstand en verdi på 3,3 ohm, mens 330 vil indikere 33 ohm, og 332 indikerer 3 300 ohm. En 2152 overflatemotstand motstand ville ha en verdi på 21 500 ohm.

En overflatemontert motstand med en enkelt null trykt på den er a null ohm komponent som har samme funksjon som en ledningstråd. Det brukes for enkelhets skyld, da det enkelt settes inn av automatisert produksjonsutstyr. Den fungerer bare som en bro mellom spor på kretskortet.

Når motstandsverdiene er trykt på papir i skjemaer, kan dårlig gjengivelse resultere i utelatelse av desimaltall eller innføring av flekker som ser ut som desimaltall. Europeere har adressert dette problemet ved å bruke brevet som en erstatning for et desimalpunkt, slik at en 5,6K motstand blir vist som 5K6, eller en 3,3M motstand blir vist som 3M3. Denne praksisen følges sjelden i USA.

For mer på mikroswitches, rockers, skyveknapper, skifter, DIPs, SIPs, padlebrytere og mer, sjekk ut Encyclopedia of Electronic Components Volume 1 av Charles Platt. Det er den informative, konsise og velorganiserte ressursen som er perfekt for lærere, hobbyister, ingeniører og studenter som ønsker en hurtigreferanse til elektronikk.

Kjøp nå!



Du Kan Være Interessert

Bli med i Maker Camp Fun med Feather Lim Gun Boa Challenge

Bli med i Maker Camp Fun med Feather Lim Gun Boa Challenge


Opprette en Sonic History of Women rundt om i verden

Opprette en Sonic History of Women rundt om i verden


Lag: Lag opp med Fat Brain Toys for Kid Toy Design Challenge

Lag: Lag opp med Fat Brain Toys for Kid Toy Design Challenge


Spiselige innovasjoner: Health-Ade Kombucha-fermenter i 100% glass

Spiselige innovasjoner: Health-Ade Kombucha-fermenter i 100% glass






Siste Innlegg