Резистор, он же “сопротивление”, он же “резюк” — простейший, но, не побоюсь этого слова, важнейший элемент любой электрической цепи. Не могу представить ни одной работоспособной схемы, где не используется хотя бы один резистор.
Содержание
- Назначение и принцип работы,
- Основные характеристики и разновидности,
- Стандартные номиналы и комбинации,
- Примеры использования,
- Выводы,
- FAQ.
Назначение и принцип работы
Резистор, он же “сопротивление”, он же “резюк” — простейший, но, не побоюсь этого слова, важнейший элемент любой электрической цепи. Не могу представить ни одной работоспособной схемы, где не используется хотя бы один резистор. Так что же это такое и зачем он нужен? А нужен он, согласно названию, для электрического сопротивления, которое, в свою очередь, применяется для преобразования силы тока в напряжение и наоборот, а также для ограничения силы тока. Звучит немного запутанно, но на примерах все станет понятнее.
Закон Ома — основное правило для электрических цепей, описывающее взаимоотношения между главными ее параметрами: напряжением, силой тока и сопротивлением. За один из этих параметров — сопротивление — и отвечает наш резистор. Закон Ома, как все фундаментальное, гениален и прост. Выглядит так:
U=I*R, где:
U — напряжение в Вольтах (В, V);
I — сила тока в Амперах (А);
R — сопротивление в Омах (Ом, Ohm).
Его же, повинуясь законам математики, можно записать как: I=U/R и R=U/I. Таким образом, зная или специально задавая любые два параметра из трех, мы всегда можем точно вычислить или установить третий.
Например, если подключить светодиод, практически не имеющий внутреннего сопротивления, напрямую к питанию, мы получим в цепи ток, стремящийся к бесконечности (U/0), то есть, по факту, короткое замыкание. Светодиод попросту сгорит, не верите — проверьте. Поэтому, даже в такую простейшую схему обязательно следует добавить резистор, он уменьшит силу тока с бесконечности до того значения, которое обеспечит светодиоду долгие годы счастливой жизни. Номинал резистора подбирается исходя из вольтажа питания и характеристик светодиода, в нашем случае для подключения сигнального светодиода к Ардуино достаточно резистора на 220-240 Ом.
Примечание для перфекционистов: светодиоды в зависимости от цвета (читай, состава материала полупроводника), немного отличаются по характеристикам, и для каждого из них стоило бы выбрать собственный, максимально подходящий. Но, как правило, в реальной жизни никто этим не заморачивается и применяет к ним всем первый более-менее близкий к заветным 220-240 Ом “резюк”, что вполне допустимо и оправдано.
Это лишь один простейший пример использования резистора в качестве ограничителя тока, а еще они применяются для двунаправленного преобразования “ток-напряжение”, создания делителей напряжения, в том числе для измерителей тока, в RC-цепях для сглаживания пульсаций и борьбы с “дребезгом” контактов и многого другого. Часть применений мы рассмотрим ниже на конкретных примерах.
Основные характеристики и разновидности
Резистор выбирается для каждого случая применения в зависимости от назначения и параметров конкретной цепи. К основным характеристикам относятся:
- Номинальное сопротивление. Основное свойство, измеряемое в Ом и его производных: кОм, МОм и так далее.
- Точность. На сколько процентов может отличаться реальное сопротивление от заявленного.
- Предельная рассеиваемая мощность. Какую мощность способен выдерживать (рассеивать) резистор при долгой стабильной работе. Мощность измеряется в Ваттах и вычисляется по формуле P=I^2*R. Чем мощнее резистор, тем он крупнее и тем толще его “ноги”.
- Предельное рабочее напряжение. Тут все понятно и так.
Резисторы также отличаются по:
- Способу монтажа: DIP и SMD,
- Конструкции: проволочный или металлопленочный,
- Характеру изменения сопротивления, и об этом поговорим немного подробнее.
Несмотря на одинаковую роль — ограничение тока — резисторы могут сильно отличаться по возможности изменения сопротивления, которое определяется стоящими перед ним задачами. Итак, резистор бывает:
- Постоянным. “Обычный” резистор с четко установленным номинальным сопротивлением, которое не меняется, во всяком случае при допустимых режимах работы.
- Переменным. Используются в качестве регуляторов-крутилок или ползунков, а также как датчиков положения.
- Подстроечным. Почти то же самое, что переменный, но более точный и не рассчитанный на частую регулировку, а потому, обычно, более мелкий и “под отвертку”.
- Термистором. Сопротивление меняется в зависимости от температуры, применяется как грубый, но надежный “градусник” в измерительных приборах и системах автоматизации.
- Фоторезистором. Сопротивление меняется в зависимости от освещенности. Применений масса, от управления освещением, до датчиков охранных систем.
- Тензорезистором. Сопротивление зависит от деформации, которая, в свою очередь, зависит от приложенной нагрузки. Используются в весах и прочих приборах для измерения физических воздействий.
- Варистором. Сопротивление зависит от приложенного напряжения, незаменим в качестве локального предохранителя. При превышении заданного порога напряжения резко увеличивает сопротивляемость, тем самым спасая остальные элементы цепи от мучительного и, порой, недешевого сгорания.
Номинал постоянного резистора в корпусе DIP кодируется на корпусе в виде цветных полос, включая класс точности и температурный коэффициент.
В интернете существует масса онлайн калькуляторов, способных облегчить задачу “дешифровки” номинала.
Номинал SMD резистора пишется прямо на корпусе цифрами и буквами.
Переменные, как термисторы и варисторы, метятся уже по-разному, в зависимости от типа, размера, вида и производителя. Обычно в виде надписи на корпусе.
В любом случае, номинал всегда можно узнать “вручную”, имея под рукой омметр, обычно входящий в состав мультиметра. Но следует иметь в виду, что мультиметры тоже имеют ограничения, слишком малые и слишком большие значения способны зафиксировать далеко не все, особенно из класса любительских. А для сопротивлений ниже 1 Ом и выше 1 МОм вообще есть специальные приборы, называемые соответственно, миллиомметр и мегаомметр, используемые для специальных задач, таких как измерение сопротивления изоляции и заземления.
Стандартные номиналы и комбинации
Выпускаемые современной промышленностью резисторы имеют ряд стандартных номиналов. Точнее даже не ряд, а 6 рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифра после буквы “”Е” указывает на число логарифмических шагов. Не вдаваясь в матан, можно сказать так — каждый следующий ряд имеет шаг вдвое мельче, чем у предыдущего. Например, для номинала 100 по шкале E6, есть 16 номиналов по шкале Е192, от 100 до 120 включительно. Разумеется, это находит отражение и в точности резистора, от 20% для Е6, до 0.1% и выше для Е192. Требуемая точность, зависит от конкретной задачи и выбирается конструктором сети (то есть вами) каждый раз индивидуально. По опыту, для большинства DIY-проектов достаточен ряд Е24 (5%), он же широко представлен в точках продаж радиодеталей.
Однако, иногда нам требуется нестандартное сопротивление, которого нет в любимом спичечном коробке с резисторами и даже в соседнем магазине. В этом случае можно и нужно прибегнуть к комбинированию двух и более имеющихся. Есть всего три вида этого приема — два простых: последовательное и параллельное соединение;
и одно сложное, то есть комбинация из предыдущих двух комбинаций, называемое “смешанным соединением”.
Результирующее сопротивление при последовательном соединении считается как сумма сопротивлений входящих в него резисторов:
R=R1+R2+R3+….
При параллельном — как частное от деления произведения сопротивлений на их сумму, что звучит страшнее, чем выглядит:
R=(R1*R2*R3*…)/(R1+R2+R3+…)
Смешанное же считается по тем же правилам, но в два этапа, сначала разбивается на участки, которые можно посчитать по правилам последовательного или параллельного соединения, затем умозрительно заменяем эти участки на сопротивления с полученными результатами и считаем еще раз общую картину.
Таким образом из подручных материалов мы можем быстро получить сопротивление практически любого номинала, в том числе такое, которое не купить даже на заказ и за бешеные деньги. Изредка комбинирование очень выручает, а значит должно состоять на вооружении каждого электронщика.
Примеры использования
В начале статьи я привел самый простой пример использования резистора в качестве ограничителя тока, не будем повторяться. Таким же образом резистор применяется на сигнал ключа некоторых транзисторов, к управляющей линии адресных светодиодов и так далее, где слишком высокий ток не нужен, но может сжечь электронные компоненты.
Следующее интересное и востребованное применение: резистивный делитель напряжения.
Входящее напряжение уменьшается пропорционально отношению резисторов, входящих в этот делитель, которые еще в народе называются “плечи”. Для расчета напряжения, которое мы получим на выходе, используем простую формулу:
Uout = Uin * R2/(R1+R2)
Нетрудно подсчитать, что, к примеру, при равных “плечах” мы получим напряжение вдвое меньше входящего. Подбирая резисторы, можно установить на выходе любое напряжение в диапазоне от U- до U+, что иногда очень полезно.
Практически, это самый простой, хоть и не самый лучший, способ получить нужное напряжение в пределах имеющегося, важно лишь помнить о мощности резисторов, если речь идет об относительно большом токе, а также о том, что КПД такого “источника питания” далек от идеального.
Принцип резистивного делителя используется в потенциометрах. Скользящий контакт делит резистор на две половины, передвигаясь между ними, благодаря чему на среднем контакте устанавливается уровень напряжения в зависимости от его положения.
Фоторезистор, меняющий сопротивление от освещения, подключается в схему как один из плеч делителя. Вторым плечом выступает резистор постоянный. Таким образом выходное напряжение будет полностью зависеть от освещенности, и его легко измерить при помощи АЦП.
Точно так же работает тензодатчик и любой другой датчик, основанный на принципе переменного сопротивления.
Отдельный частный случай резистивного делителя — измеритель силы тока. В этом случае роль одного плеча играет измеряемая нагрузка, а второго так называемый шунт или токоизмерительный резистор. Его главной особенностью является низкое и сверхнизкое сопротивление, от 0.1 Ом. Да, он вызывает некоторое падение напряжения, несколько десятых процента, но обычно это не сказывается на работоспособности схемы. Если же подобное понижение критично, берется резистор еще более низкоомный, например 0.01 Ом, при нем падение будет в пределах сотых процента, что соизмеримо с погрешностью даже самого малошумного блока питания. Вообще, расчет резистивного датчика тока — это тема отдельной статьи, подробно останавливаться на этом здесь не будем, рассмотрим лишь принцип работы в общих чертах.
На рисунке приведена схема простого резистивного “амперметра”.
Слева цепь с нагрузкой в виде лампочки, которую следует измерять. Токоизмерительный резистор устанавливается между нагрузкой и “землей” (обведен красным квадратом), его задача формировать делитель сильно “перекошенный” в сторону нагрузки, чтобы создавать небольшое напряжение между центральным контактом делителя и “землей”. Напряжение это исчисляется милливольтами (то самое драгоценное падение на питании нагрузки, которое желательно минимизировать), поэтому справа мы пририсовали схему неинвертирующего операционного усилителя, доводящего измеряемое напряжение до размеров, уверенно определяемых АЦП. Так как чаще всего DIY- мастера используют родной АЦП Ардуино, питание усилителя и резисторы на входе подобраны под максимальное напряжение 5В.
Внимательный читатель наверняка заметит, что на неинвертирующем входе усилителя, по иронии судьбы, сигнал подается тоже через резистивный делитель (обведен синим квадратом), его соотношение плеч формирует коэффициент усиления. Вот и еще один пример применения, никуда без делителей и резисторов!
Еще одна полезная в хозяйстве схема — RC-цепь. Фактически это тоже разновидность делителя, только в качестве одного из плеч вместо резистора установлен конденсатор. Отсюда и название “RC”: R (resistor) — резистор, C (capacitor) — конденсатор. Замечательное свойство этой сборки состоит в том, что она обладает некоторой инертностью, на зарядку конденсатора через резистор требуется время и на разрядку тоже. Это время называется “постоянной времени RC-цепи”. Постоянная времени напрямую зависит от емкости и сопротивления и вычисляется по формуле: T=RC. Например, при резисторе 1 кОм и конденсаторе 100 мкф постоянная будет равна 100 мс. В течение этого времени цепь держит заряд, в результате чего сглаживаются резкие перепады, например дребезг контактов. Да, дребезг можно не только “переждать” программно, но и подавить аппаратно, что иногда гораздо проще и правильнее сделать, например, если сигнал подается на ножку прерывания.
RC-цепь отлично сглаживает помехи и усредняет неровный, колеблющийся сигнал. Вместо длинного программного кода с множеством замеров и обработкой различными алгоритмами зачастую достаточно впаять на вход АЦП две копеечные радиодетальки.
Пример из жизни. На первом скриншоте с осциллографа сигнал — нагрузка от вентилятора, как она есть.
Сигнал весьма неровен, вычислять среднее арифметическое значение, медиану или применять фильтр Калмана — это грузить и без того не безграничную память и не беспредельные вычислительные ресурсы микроконтроллера, причем без гарантии на успех. Попробуем сделать это проще и изящнее. Глядя на сетку и ее масштаб, видим, что всплеск длится около миллисекунды, значит постоянная времени должна быть не меньше, а лучше больше раза в два-три. Согласно формуле подбираем конденсатор на 10 мкф и резистор на 220 Ом, расчетная постоянная 2.2 мс, вполне достаточно. Собираем, смотрим что получилось.
Просто шикарная прямая линия! Снимать показания с такого сигнала — одно удовольствие для АЦП контроллера.
Необходимы Ардуино запчасти для проектов? Купить Arduino комплектующие можно в нашем магазине 3DIY!
Выводы
Великое в малом — так можно сказать про резистор и прочие минимальные электронные “кубики”: конденсатор, транзистор, диод и прочие. Несмотря на кажущуюся простоту, нельзя недооценивать важность этих фундаментальных элементов, ведь именно из них состоит все многообразие огромного мира электроники. Без знаний их свойств и возможностей невозможно познать работу более крупных деталей и компонентов, и тем более уметь полноценно применять их на практике.
FAQ
1. Какой мощности следует выбирать токоизмерительный резистор, чтобы не сжечь его, ведь нагрузка в цепи может быть довольно большой?
Мощность, которую рассеивает резистор, считается по формуле P=I^2*R. Например, при нагрузке 1 А и резисторе 0.1 Ом, мощность будет равна 1*1*0.1 = 0.1 Ватт, значит надо выбирать от этого значения и выше. Минимальная мощность крошечного smd резистора, какую я видел, составляет 0.25 Ватт. Проволочный резистор стандартного размера рассчитан на 5 Ватт. Есть более мощные с радиаторами охлаждения на десятки Ватт. Кроме того, всегда можно использовать резистор 0.01 Ом, он выдержит еще в десять раз больше при тех же вводных.
2. В каких случаях стоит использовать RC-цепь, а в каких предпочесть программную борьбу с помехами.
Зависит от типа сигнала, параметров RC-цепи и общей задачи. Какой длины сигнал считается полезным, а какой помехой? Какая должна быть скорость реакции системы? Может быть, нужно отреагировать быстрее, чем разрядится конденсатор? В каждом случае следует принимать отдельное решение.
3. Когда есть смысл использовать точные резисторы от 1% и меньше?
Тогда, когда это явно указано в схеме. Если не указано, то руководствуйтесь здравым смыслом, для светодиода, например, на глаз вы разницы не увидите, а если ваш прибор требует точности и не допускает разгула демократии плюс-минус 10%, то применяйте резисторы Е24 и выше, благо не такие они дорогие.
4. Что такое “керамический резистор”?
“Керамический”, также известный как “цементный”, это обычный проволочный резистор, заключенный в прочный керамический корпус. Как правило, их делают более мощными, за счет лучшего теплообмена, от 5 Ватт и выше.
5. Что такое реостат и чем он отличается от потенциометра?
Потенциометр регулирует напряжение, а реостат силу тока. Разница в подключении. У потенциометра средний контакт образует делитель напряжения с двумя крайними контактами, а у реостата средний, скользящий, контакт образует пару с одним из крайних контактов, являясь резистором переменного сопротивления. Чем больше расстояние, тем больше сопротивление и тем меньше сила тока. Таким образом, к примеру, можно регулировать яркость светодиода или скорость вращения асинхронного двигателя.
Мощность резистора
2 марта 2022 151
Сегодня поговорим о мощности резисторов. Это тоже очень важный параметр. Я уже рассказывал о том что такое резистор, и какие виды и типы резисторов бывают. Но подробно про мощность мы не говорили.
Мощность резистора — это максимально допустимое значение мощности электрического тока (единица измерения Ватт), которое резистор может пропустить через себя без перегрева и выхода из строя. Резистор в зависимости от своего сопротивления и тока проходящего через него превращает часть электрической энергии в тепло. Это и называется мощностью рассеивания резистора.
Какая мощность будет выделяться (рассеиваться) на резисторе
Как я уже написал чуть выше, мощность рассеивания резистора зависит от его сопротивления и силы тока, проходящего по нему. Для расчета мощности, которая будет рассеиваться в виде тепла на резисторе используется формула: P = I² * R
- P — мощность в Ватт
- I — Сила тока в Ампер
- R — Сопротивление в Ом
Для примера рассчитаем мощность которая будет рассеиваться на резисторе в схеме с подключением светодиода. Вот схема подключения:
Про то как рассчитать номинал резистора для подключения светодиода и силу тока в цепи, а так же как управлять светодиодом с помощью Ардуино я писал в этой статье. В нашем примере используется резистор на 150 Ом и сила тока в цепи составляет 20 миллиампер или 0.02 ампера. Теперь мы можем рассчитать мощность, которая будет рассеиваться на резисторе.
P = I² * R = 0.02² * 150 = 0.0004 * 150 = 0.06 Ватт
Это значит что на нашем резисторе будет рассеиваться 0.06 Ватт. Это совсем не много, поэтому подойдет практически любой резистор кроме самых маломощных SMD элементов.
Если фактическая рассеиваемая мощность превышает допустимую для резистора, то он будет перегреваться и в итоге сгорит. Это не только разорвет электрическую цепь, но и может стать причиной пожара. Поэтому старайтесь использовать резисторы с заявленной мощностью больше чем необходимая в 1.5-2 раза.
Как определить мощность резистора
Как я уже писал в других статьях, обычно резисторы — это мелкие элементы, поэтому на их корпусе сложно описать все их параметры. Для описания номинала и класса точности используется цветовая маркировка или специальная маркировка для SMD резисторов. А для того что бы понять какой мощности резистор нужно его измерить. Вот схема которая поможет узнать мощность резисторов в зависимости от их размера:
Так же существуют резисторы рассчитанные и на более высокие мощности. Они уже крупнее, поэтому их мощность и номинал написаны на корпусе «человеческим языком». Вот керамические резисторы или даже высокомощные с радиатором для рассеивания тепла:
Мощность SMD резисторов
Показатель максимальной мощности в маркировку на таких маленьких корпусах поместить было просто не возможно. Но мы все равно можем определить максимальную мощность смд резистора при помощи штангенциркуля, ну или хотя бы обычной линейки. Дело в том что мощность зависит от размера корпуса smd резистора. Поэтому они делятся на типоразмеры и обозначаются цифрами, которые означают длину и ширину корпуса в дюймах. Вот таблица с помощью которой вы сможете определить допустимую мощность резистора в smd исполнении:
| Размер в дюймах | Длинна в мм | Ширина в мм | Мощность при 70°C в Ватт |
| 0075 | 0,3 | 0,15 | 0,02 |
| 01005 | 0,4 | 0,2 | 0,03 |
| 0201 | 0,6 | 0,3 | 0,05 |
| 0402 | 1 | 0,5 | 0,063 |
| 0603 | 1,6 | 0,8 | 0,1 |
| 0805 | 2,0 | 1,25 | 0,125 |
| 1206 | 3,2 | 1,6 | 0,25 |
| 1210 | 3,2 | 2,5 | 0,5 |
| 1218 | 3,2 | 4,8 | 1 |
| 1812 | 4,5 | 3,2 | 0,75 |
| 2010 | 5 | 2,5 | 0,75 |
| 2512 | 6,4 | 3,2 | 2 |
Обратите внимание что при последовательном и параллельном подключении резисторов, рассеиваемая мощность рассчитывается для каждого резистора отдельно.
Мощность резистора
Как рассчитать мощность резистора?
Мощность рассеивания резистора
У резистора есть довольно важный параметр, который целиком и полностью влияет на надёжность его работы. Этот параметр называется мощностью рассеивания. Он уже упоминался в статье о параметрах резистора.
Сама по себе мощность постоянного тока рассчитывается по простой формуле:
Здесь, P(Вт) – мощность;
U(В) – напряжение;
I(А) – ток.
Как видим, мощность зависит от напряжения и тока. В реальной цепи через резистор протекает определённый ток. Поскольку резистор обладает сопротивлением, то под действием протекающего тока резистор нагревается. На нём выделяется какое-то количество тепла. Это и есть та мощность, которая рассеивается на резисторе.
Если в схему установить резистор меньшей мощности рассеивания, чем требуется, то резистор будет нагреваться и в результате сгорит. Поэтому, если в схеме нужно заменить резистор мощностью 0,5 Ватт, то ставим на 0,5 Ватт и более. Но никак не меньше!
Каждый резистор рассчитан на свою мощность. Стандартный ряд мощностей рассеивания резисторов состоит из значений:
- 0,125 Вт
- 0,25 Вт
- 0,5 Вт
- 1 Вт
- 2 Вт
- Более 2 Вт.
Чем больше резистор по размерам, тем, как правило, на большую мощность рассеивания он рассчитан.
Допустим, у нас есть резистор с номинальным сопротивлением 100 Ом. Через него течёт ток 0,1 Ампер. На какую мощность должен быть рассчитан этот резистор?
Тут нам потребуется формула. Выглядит она так:
Здесь, P(Вт) – мощность;
R(Ом) – сопротивление цепи (в данном случае резистора);
I(А) – ток, протекающий через резистор.
Все расчёты следует производить, строго соблюдая размерность. Так, если сопротивление резистора не 100 Ом, а 1 кОм, то в формулу нужно подставить значение в Омах, т.е. 1000 Ом (1 кОм = 1000 Ом). Тоже правило касается и других величин (тока, напряжения).
Рассчитаем мощность для нашего резистора:
Мы получили мощность 1 Ватт. Теперь небольшое отступление.
В реальную схему необходимо устанавливать резистор с мощностью в полтора – два раза выше рассчитанной.
Поэтому нам подойдёт резистор мощностью 2 Вт (см. стандартный ряд мощностей резисторов).
Также есть и другая формула для расчёта мощности. Она применяется в том случае, если неизвестен ток, который протекает через резистор.
Всё бы хорошо, но в жизни бывают случаи, когда применяется последовательное или параллельное соединение резисторов. Как рассчитать мощность рассеивания для каждого из резисторов в последовательной или параллельной цепи?
Допустим, нам требуется заменить резистор сопротивлением 100 Ом. Протекающий через него ток равен 0,1 Ампер. Следовательно, мощность этого резистора 1 Ватт.
Для его замены можно применить два соединённых последовательно резистора сопротивлением 20 Ом и 80 Ом. На какую мощность должны быть рассчитаны эти резисторы?
Для последовательной цепи действует одно правило. Через последовательно соединённые резисторы течёт один и тот же ток. Теперь применим формулу для расчёта мощности и получим, что мощность рассеивания резистора на 20 Ом должна быть равна 0,2 Вт, а резистора на 80 Ом — 0,8 Вт. Выбираем резисторы согласно стандартному ряду мощностей:
R1 – 20 Ом (0,5 Вт);
R2 – 80 Ом (1 Вт)
Как видим, если сопротивления резисторов будут разные, то и мощность на них будет выделяться разная.
Мощность, рассеивающаяся на резисторе, зависит в первую очередь от тока, который течёт через данный резистор. А ток зависит от сопротивления резистора. Поэтому, если вы соединяете последовательно резисторы разных номиналов, то и рассеивающаяся мощность распределиться между ними.
Это обстоятельство необходимо учитывать при самостоятельном конструировании электронных самоделок иначе при неправильном подборе резисторов может получиться так, что на одном резисторе выделиться больше мощности, чем на другом, и он будет работать в тяжёлом температурном режиме.
Чтобы не ломать голову и не рассчитывать мощность каждого в отдельности резистора, можно поступать так:
Мощность каждого резистора, входящего в составляемую нами цепь (параллельную или последовательную) должна быть равна мощности заменяемого резистора. Иными словами, если нам надо заменить резистор, мощностью 1 Вт, то каждый из резисторов для его замены должен иметь мощность не менее 1 Ватта. На практике это самое быстрое и эффективное решение.
Для параллельного соединения резисторов нужно учитывать, что через резистор с меньшим сопротивлением протекает больший ток. Следовательно, и мощности на нём будет рассеиваться больше.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
-
Научись паять! Минимальный наборчик для пайки.
-
Научись паять! Подготовка и уход за паяльником.
Резисторы есть в любой электрической схеме. Но в разных схемах протекают различной величины ток. Не могут же одни и те же элементы работать при 0,1 А и при 100 А. Ведь при прохождении тока сопротивление греется. Чем выше ток, тем более интенсивный нагрев. Значит, и резисторы должны быть на разную величину тока. Так и есть. Отображает их способность работать при различных токах такой параметр, как мощность резистора. На деталях покрупнее она указывается прямо на корпусе. Для мелких корпусов есть другой метод определения (см. ниже).
Содержание статьи
- 1 Что такое мощность резистора
- 2 Стандартный ряд мощностей резисторов и их обозначение на схемах
- 3 Как определить по внешнему виду
- 3.1 Мощность SMD-резисторов
- 4 Как рассчитать мощность резистора в схеме
- 5 Как подобрать резистор на замену
Что такое мощность резистора
Мощность определяется как произведение силы тока на напряжение: P = I * U и измеряется в ваттах (закон Ома). Рассеиваемая мощность резистора — это максимальный ток, который сопротивление может выдерживать длительное время без ущерба для работоспособности. То есть, этот параметр надо выбирать для каждой схемы отдельно — по максимальному рабочему току.
Как определить мощность резистора по внешнему виду: надо знать соответствие размеров и мощностей
Физически рассеиваемая мощность резистора — это то количество тепла, которое его корпус может «отдать» в окружающую среду и не перегреться при этом до фатальных последствий. При этом, нагрев не должен слишком сильно влиять на сопротивление резистора.
Стандартный ряд мощностей резисторов и их обозначение на схемах
Обратите внимание, что резисторы одного номинала могут быть с разной мощностью рассеивания. Этот параметр зависит от технологии изготовления, материала корпуса. Есть определенный ряд мощностей и их графическое обозначение по ГОСТу.
| Вт | Условное обозначение не схемах |
|---|---|
| мощность резистора 0,05 Вт |
Как обозначается на схеме мощность рассеивания резистора 0,05 Вт |
| мощность резистора 0,125 Вт |
Мощность резистора 0,125 Вт на схеме |
| мощность резистора 0,025 Вт |
Как на схеме выглядит резистор мощностью 0,25 Вт |
| мощность резистора 0,5 Вт |
Так на схеме обозначается резистор мощностью 0,5 Вт |
| мощность резистора 1 Вт |
Мощность резистора 1 Вт схематически обозначается так |
| мощность резистора 2 Вт |
Рассеиваемая на резисторе мощность 2 Вт |
| мощность резистора 5 Вт |
Обозначение на схеме мощности резистора 5 Вт |
Графическое обозначение мощности резисторов на схеме — черточки и римские цифры, нанесенные на поверхность сопротивления. Самое малое стандартное значение 0,05 Вт, самое большое — 25 Вт, но есть и более мощные. Но это уже специальная элементная база и в бытовой аппаратуре не встречается.
Как обозначаются мощность маломощных резисторов надо просто запомнить. Это косые линии на прямоугольниках, которыми обозначают сопротивления на схемах. Количество косых черточек обозначает количество четвертей дюйма. При номиналах сопротивлений от 1 Вт на изображении ставятся римские цифры: I, II, III, V, VI и т.д. Цифра эта и обозначает мощность резистора в ваттах. Тут немного проще, так как соответствие прямое.
Как определить по внешнему виду
На принципиальной схеме указана нужная мощность резистора — тут все понятно. Но как определить мощность сопротивления по внешнему виду на печатной плате? Вообще, чем больше размер корпуса, тем больше тепла он рассеивает. На достаточно крупных по размеру сопротивлениях указывается номинальное сопротивление и его мощность в ваттах.
Тут есть некоторая путаница, но не все так страшно. На отечественных сопротивлениях рядом с цифрой ставят букву В. В зарубежных ставят W. Но эти буквы есть не всегда. В импортных может стоять V или SW перед цифрой. Еще в импортных может тоже стоять буква B, а в отечественных МЛТ может не стоять ничего или буква W. Запутанная история, конечно. Но с опытом появляется хоть какая-то ясность.
Как определить мощность резистора: стоит в маркировке
А ведь есть маленькие резисторы, на которых и номинал-то с трудом помещается. В импортных он нанесен цветными полосками. Как у них узнать мощность рассеивания?
В старом ГОСТе была таблица соответствий размеров и мощностей. Резисторы отечественного производства по прежнему делают в соответствии с этой таблицей. Импортные, кстати, тоже, но они по размерам чуть меньше отечественных. Тем не менее их также можно идентифицировать. Если сомневаетесь, к какой группе отнести конкретный экземпляр, лучше считать что он имеет более низкую способность рассеивать тепло. Меньше шансов, что деталь скоро перегорит.
| Тип резистора | Диаметр, мм | Длинна, мм | Рассеиваемая мощность, Вт |
|---|---|---|---|
| ВС | 2,5 | 7,0 | 0,125 |
| УЛМ, ВС | 5,5 | 16,5 | 0,25 |
| ВС | 5,5 | 26,5 | 0,5 |
| 7,6 | 30,5 | 1 | |
| 9,8 | 48,5 | 2 | |
| 25 | 75 | 5 | |
| 30 | 120 | 10 | |
| КИМ | 1,8 | 3,8 | 0,05 |
| 2,5 | 8 | 0,125 | |
| МЛТ | 2 | 6 | 0,125 |
| 3 | 7 | 0,125 | |
| 4,2 | 10,8 | 0,5 | |
| 6,6 | 13 | 1 | |
| 8,6 | 18,5 | 2 |
С размерами сопротивлений и их мощностью вроде понятно. Не все так однозначно. Есть резисторы большого размера с малой рассеивающей способностью и наоборот. Но в таких случаях, проставляют этот параметр в маркировке.
Мощность SMD-резисторов
SMD-компоненты предназначены для поверхностного монтажа и имеют миниатюрные размеры. Мощность резисторов SMD определяется по размерам. Также она есть в характеристиках, но необходимо знать серию и производителя. Таблица мощности СМД резисторов содержит наиболее часто встречающиеся номиналы.
Размеры SMD-резисторов — вот по какому признаку можно определить мощность этих элементов
| Код imperial | Код metrik | Длинна inch/mm | Ширина inch/mm | Высота inch/mm | Мощность, Вт |
|---|---|---|---|---|---|
| 0201 | 0603 | 0,024/0,6 | 0,012/0,3 | 0,01/0,25 | 1/20 (0,05) |
| 0402 | 1005 | 0,04/1,0 | 0,02/0,5 | 0,014/0,35 | 1/16 (0,062) |
| 0603 | 1608 | 0,06/1,55 | 0,03/0,85 | 0,018/0,45 | 1/10 (0,10) |
| 0805 | 2112 | 0,08/2,0 | 0,05/1,2 | 0,018/0,45 | 1/8 (0,125) |
| 1206 | 3216 | 0,12/3,2 | 0,06/1,6 | 0,022/0,55 | 1/4 (0,25) |
| 1210 | 3225 | 0,12/3,2 | 0,10/2,5 | 0,022/0,55 | 1/2 (0,50) |
| 1218 | 3246 | 0,12/3,2 | 0,18/4,6 | 0,022/0,55 | 1,0 |
| 2010 | 5025 | 0,20/2,0 | 0,10/2,5 | 0,024/0,6 | 3/4 (0,75) |
| 2512 | 6332 | 0,25/6,3 | 0,12/3,2 | 0,024/0,6 | 1,0 |
В общем-то, у этого типа радиоэлементов нет другого оперативного способа определения тока, при котором они могут работать, кроме как по размерам. Можно узнать по характеристикам, но их найти не всегда просто.
Как рассчитать мощность резистора в схеме
Чтобы рассчитать мощность резисторов в схеме, кроме сопротивления (R) необходимо знать силу тока (I). На основании этих данных можно рассчитать мощность. Формула обычная: P = I² * R. Квадрат силы тока умножить на сопротивление. Силу тока подставляем в Амперах, сопротивление — в Омах.
Если номинал написан в килоомах (кОм) или мегаомах (мОм), его переводим в Омы. Это важно, иначе будет неправильная цифра.
Схема последовательного соединения резисторов
Для примера рассмотрим схему на рисунке выше. Последовательное соединение сопротивлений характерно тем, что через каждый отдельный резистор цепи протекает одинаковый ток. Значит мощность сопротивлений будет одинаковой. Последовательно соединенные сопротивления просто суммируется: 200 Ом + 100 Ом + 51 Ом + 39 Ом = 390 Ом. Ток рассчитаем по формуле: I = U/R. Подставляем данные: I = 100 В / 390 Ом = 0,256 А.
По расчетным данным определяем суммарную мощность сопротивлений: P = 0,256² * 390 Ом = 25,549 Вт. Аналогично рассчитывается мощность каждого из резисторов. Например, рассчитаем мощность резистора R2 на схеме. Ток мы знаем, его номинал тоже. Получаем: 0,256А² * 100 Ом = 6,55 Вт. То есть, мощность этого резистора должна быть не ниже 7 Вт. Брать с более низкой мощностью точно не стоит — быстро перегорит. Если позволяет конструктив прибора, то можно поставить резистор большей мощности, например, на 10 Вт.
Есть резисторы серии МЛТ, в которых мощность рассеивания тепла указана сразу после названия серии без каких-либо букв. В данном случае — МЛТ-2 означает, что мощность этого экземпляра 2 Вт, а номинал 6,8 кОм.
При параллельном подключении расчет аналогичен. Нужно только правильно рассчитать ток, но это тема другой статьи. А формула расчета мощности резистора от типа соединения не зависит.
Как подобрать резистор на замену
Если вам необходимо поменять резистор, брать надо либо той же мощности, либо выше. Ни в коем случае не ниже — ведь резистор и без того вышел из строя. Происходит это обычно из-за перегрева. Так что установка резистора меньшей мощности исключена. Вернее, вы его поставить можете. Но будьте готовы к тому, что скоро его снова придется менять.
Примерно определить мощность резистора можно по размерам
Если место на плате позволяет, лучше поставить деталь с большей мощностью рассеивания, чем была у заменяемой детали. Или поднять резистор той же мощности повыше (можно вообще не подрезать выводы) — чтобы охлаждение было лучше. В общем, при замене резистора, мощность берем либо ту же, либо выше на шаг.
Юмор юмором, но человек тут за помощью, раз значения разные, значит допустил ошибку. Fisher, напиши значения U, R, I, которыми ты апиллируешь.
U = 24 В 5,7 В
I = 0.02 А
R = 300 Ом
Спасибо за поддержку) За напряжение брал напряжение источника, а не падение…
Но всё же есть разница в значениях:
1) 5.7 В * 0,02 А = 0,114 Вт;
2) 5,72 В / 300 Ом = 0,108 В.
Разброс маленький, да не суть. А вот собственно, зачем я этим интересуюсь:
Резисторы 1206 имеют мощность 0,25 Вт, значит ли это, что если расчетное значение рассеиваемой мощности (в моём случае это 0,114 Вт) не превышает номинального показателя (т.е. 0,25 Вт), то резистор будет работать исправно, не перегреваясь, или я заблуждаюсь?
Fisher U в данном случае это падение напряжения на резисторе а не напруга на входе схемы. А так-то да опять курс физики средней школы.
Спасибо!
отправить аФтара в школу на курс математики и физики!
Знаете что, никому не пожелаю таких учетелей физики, которые попадались мне на моём учебном пути, что в школе, что в колледже, что в университете!
Изменено 2 февраля, 2016 пользователем -=FISHER=-