I resistori sono tra gli elementi più utilizzati in elettronica. Questo nome è stato a lungo fuori dagli stretti confini della terminologia radioamatoriale. E per chiunque abbia anche solo un minimo interesse per l'elettronica, il termine non dovrebbe causare confusione.
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Cos'è un resistore
La definizione più semplice è che un resistore è un elemento in un circuito elettrico che fornisce resistenza alla corrente che lo attraversa. Il nome dell'elemento deriva dalla parola latina "resisto" - "resistere"; i radioamatori si riferiscono spesso a questa parte come "resistenza".
Considera cosa sono le resistenze e a cosa servono. Rispondere a queste domande implica acquisire familiarità con il significato fisico dei concetti di base dell'ingegneria elettrica.
Un'analogia con i tubi dell'acqua può essere usata per spiegare come funziona un resistore. Se ostruiamo in qualche modo il flusso dell'acqua nel tubo (per esempio riducendone il diametro), ci sarà un aumento della pressione interna. Rimuovendo l'ostruzione, la pressione si riduce. In ingegneria elettrica, questa pressione corrisponde alla tensione - rendendo più difficile il passaggio di una corrente elettrica, aumentiamo la tensione nel circuito; diminuendo la resistenza, diminuiamo anche la tensione.
Cambiando il diametro del tubo, possiamo cambiare la velocità del flusso dell'acqua; nei circuiti elettrici, cambiando la resistenza, possiamo regolare la forza della corrente. Il valore della resistenza è inversamente proporzionale alla conduttività dell'elemento.
Le proprietà degli elementi resistivi possono essere utilizzate per i seguenti scopi:
- Conversione della corrente in tensione e viceversa;
- Limitare il flusso di corrente per ottenere un determinato valore di corrente;
- Creazione di divisori di tensione (per esempio negli strumenti di misura);
- Altre applicazioni speciali (per esempio, riduzione delle interferenze radio).
L'esempio seguente spiegherà cos'è un resistore e a cosa serve. Il familiare LED brilla a basse correnti, ma la sua propria resistenza è così bassa che se il LED viene inserito direttamente in un circuito, anche a 5 V, la corrente che lo attraversa supererà i valori ammissibili del componente. Questo carico causerà il guasto immediato del LED. Pertanto, un resistore è incluso nel circuito il cui scopo in questo caso è quello di limitare la corrente ad un valore predeterminato.
Tutti gli elementi resistivi sono componenti passivi nei circuiti elettrici, a differenza di quelli attivi, non danno energia al sistema, ma solo la consumano.
Una volta che hai capito cosa sono i resistori, devi considerare i loro tipi, la loro designazione e la loro marcatura.
Tipi di resistenze
I tipi di resistenze possono essere classificati nelle seguenti categorie:
- Non regolabile (costante) - a filo avvolto, composito, pellicola, carbonio, ecc.
- Regolabile (variabile e trimmato). Le resistenze regolabili sono utilizzate per regolare i circuiti elettrici. Gli elementi di resistenza variabile (potenziometri) sono utilizzati per regolare i livelli del segnale.
Un gruppo a parte è rappresentato dagli elementi resistivi a semiconduttore (termoresistenze, fotoresistenze, varistori, ecc.).
Le caratteristiche dei resistori sono determinate dalla loro destinazione d'uso e sono specificate al momento della fabbricazione. I parametri chiave includono:
- Resistenza nominale. È la caratteristica principale dell'elemento e si misura in ohm (Ohm, kOhm, Mohm).
- La tolleranza in percentuale della resistenza nominale specificata. Significa possibili variazioni come risultato della tecnologia di produzione.
- Dissipazione di potenza - La potenza massima che un resistore può dissipare durante un carico a lungo termine.
- Coefficiente di temperatura della resistenza - un valore che mostra il cambiamento relativo della resistenza di un resistore quando la temperatura cambia di 1°C.
- Limite di tensione operativa (forza elettrica). Questa è la tensione massima alla quale la parte mantiene i suoi parametri dichiarati.
- La caratteristica del rumore è il grado di distorsione introdotto nel segnale dal resistore.
- Resistenza all'umidità e alla temperatura - i valori massimi di umidità e temperatura, il cui superamento può portare al fallimento del componente.
- Fattore di tensione. Un valore che tiene conto della dipendenza della resistenza dalla tensione applicata.
L'uso di resistenze nella gamma di frequenza ultra-alta aggiunge ulteriori caratteristiche come la capacità parassita e l'induttanza.
Resistenze a semiconduttore
Sono dispositivi a semiconduttore con due terminali che hanno una resistenza elettrica dipendente da parametri ambientali come temperatura, luce, tensione, ecc. I materiali semiconduttori drogati con impurità, il cui tipo determina la dipendenza della conduttività dalle influenze esterne, sono utilizzati per fabbricare tali parti.
Esistono i seguenti tipi di elementi resistivi a semiconduttore:
- Resistenza lineare. Realizzato in materiale a bassa lega, questo elemento ha una bassa dipendenza della resistenza dall'azione esterna in una vasta gamma di tensioni e correnti, è più spesso utilizzato nella produzione di circuiti integrati.
- Un varistore è un elemento la cui resistenza dipende dalla forza del campo elettrico. Questa proprietà del varistore definisce la sua applicazione: stabilizzare e regolare i parametri elettrici dei dispositivi, proteggere dalle sovratensioni e per altri scopi.
- Termistore. Questo tipo di elemento resistivo non lineare ha la capacità di cambiare la sua resistenza a seconda della temperatura. Ci sono due tipi di termistore: un termistore la cui resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura e un posistore la cui resistenza aumenta con la temperatura. I termistori sono utilizzati dove è importante il controllo costante della temperatura.
- Fotoresistore. La resistenza di questo dispositivo cambia quando è esposto alla luce ed è indipendente dalla tensione applicata. Il piombo e il cadmio sono usati nella fabbricazione, e in alcuni paesi questo ha portato alla graduale eliminazione di questi componenti per ragioni ambientali. I fotoresistori sono ormai al secondo posto rispetto ai fotodiodi e ai fototransistor in applicazioni comparabili.
- Resistenze estensimetriche. Questo elemento è progettato in modo tale da poter cambiare la sua resistenza a seconda dell'impatto meccanico esterno (deformazione). Si usa nei nodi che convertono l'azione meccanica in segnali elettrici.
Gli elementi semiconduttori come le resistenze lineari e i varistori sono caratterizzati da una debole dipendenza dalle influenze esterne. Per gli estensimetri, i termistori e i fotoresistori, la dipendenza delle caratteristiche dalle influenze è forte.
Le resistenze a semiconduttore sono identificate da simboli intuitivi negli schemi circuitali.
Resistenza in un circuito
Nei circuiti russi, gli elementi con una resistenza costante sono di solito indicati come un rettangolo bianco, a volte con la lettera R sopra di esso. Negli schemi stranieri, un resistore può essere identificato come un simbolo "a zig zag" con una lettera R simile in cima. Se un parametro di una parte è importante per il funzionamento del dispositivo, è consuetudine indicarlo nello schema.
La potenza può essere indicata da barre su un rettangolo:
- 2W - 2 trattini verticali;
- 1W - 1 barra verticale;
- 0,5W - 1 fendente;
- 0,25 W - una linea obliqua;
- 0,125 W - due linee oblique.
È permesso indicare la potenza in numeri romani sul diagramma.
Le resistenze variabili sono contrassegnate da una linea aggiuntiva sopra il rettangolo con una freccia che simboleggia la regolabilità, la numerazione dei pin può essere indicata in numeri.
Le resistenze a semiconduttore sono indicate con lo stesso rettangolo bianco, ma attraversato da una linea obliqua (ad eccezione dei fotoresistori) con un'indicazione alfabetica del tipo di azione di controllo (U - per un varistore, P - per una resistenza estensimetrica, t - per un termistore). Un fotoresistore è indicato da un rettangolo in un cerchio, con due frecce rivolte verso di esso, che simboleggiano la luce.
I parametri del resistore non dipendono dalla frequenza del flusso di corrente, il che significa che questo elemento funziona ugualmente nei circuiti DC e AC (sia a bassa che ad alta frequenza). Fanno eccezione le resistenze a filo avvolto, che sono intrinsecamente induttive e possono perdere energia a causa della radiazione alle alte e altissime frequenze.
I resistori possono essere collegati in parallelo o in serie, a seconda delle esigenze delle proprietà del circuito. Le formule per calcolare la resistenza totale per le diverse connessioni del circuito differiscono considerevolmente. In un collegamento in serie, la resistenza totale è uguale alla semplice somma dei valori degli elementi del circuito: R = R1 + R2 +... + Rn.
In un collegamento in parallelo, per calcolare la resistenza totale, sommate i valori dell'inverso degli elementi. Questo produce un valore che è anche l'inverso del valore totale: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... 1/Rn.
La resistenza totale delle resistenze collegate in parallelo sarà inferiore a quella più bassa.
Valutazioni
Esistono dei valori di resistenza standard per gli elementi resistivi, chiamati "serie di resistenza". La base dell'approccio nella creazione di questa riga è la seguente: il passo tra i valori deve sovrapporsi alla tolleranza (errore). Esempio - se il valore nominale di un elemento è 100 ohm e la tolleranza è del 10%, il valore successivo nella serie sarà 120 ohm. Questo passo evita valori inutili perché le valutazioni adiacenti, insieme alla variazione dell'errore, coprono praticamente l'intera gamma di valori tra di loro.
Le resistenze disponibili sono raggruppate in serie con diverse tolleranze. Ogni serie ha la sua gamma nominale.
Le differenze tra le serie sono:
- E 6 - 20% di tolleranza;
- E 12 - 10% di tolleranza;
- E 24 - tolleranza 5% (a volte 2%);
- E 48 - tolleranza del 2%;
- E 96 - tolleranza 1%;
- E 192 - tolleranza 0,5% (può essere 0,25%, 0,1% e inferiore).
La serie E 24 più comune comprende 24 valori di resistenza.
Etichettatura
La dimensione dell'elemento resistivo è direttamente legata alla sua dissipazione di potenza, più è alta, più grandi sono le dimensioni del pezzo. Mentre qualsiasi valore numerico può essere facilmente indicato sui circuiti, l'etichettatura dei prodotti può essere difficile. La tendenza alla miniaturizzazione della produzione elettronica fa sì che i componenti diventino sempre più piccoli, rendendo più difficile sia l'inserimento di informazioni sull'involucro che la loro lettura.
Per una più facile identificazione dei resistori nell'industria russa, si usa la marcatura alfanumerica. I resistori sono marcati come segue: il valore nominale è indicato da cifre, e una lettera è messa o dietro le cifre (nel caso di valori decimali) o prima di esse (per le centinaia). Se il valore nominale è inferiore a 999 ohm, il numero è indicato senza una lettera (o può essere una R o una E). Se il valore è specificato in kOhm, la lettera K segue il numero, e la lettera M corrisponde al valore in Mohm.
Le resistenze americane sono contrassegnate da tre cifre. I primi due suggeriscono la denominazione, il terzo il numero di zeri (decine) aggiunti al valore.
Nella produzione robotizzata di assemblaggi elettronici, i simboli stampati sono spesso sul lato del pezzo che si affaccia sulla scheda, rendendo impossibile la lettura delle informazioni.
Codifica dei colori
Per assicurarsi che le informazioni siano leggibili su tutti i lati, si usa la codifica dei colori - usando strisce circolari di vernice. Ogni colore ha il suo valore numerico. Le strisce sui pezzi sono posizionate più vicine a uno dei pin e si leggono da sinistra a destra. Se non è possibile spostare le marcature di colore su un terminale a causa delle piccole dimensioni del componente, la prima striscia è larga il doppio delle altre strisce.
I pezzi con una tolleranza del 20% sono marcati con tre linee, per una tolleranza del 5-10% si usano 4 linee. Le resistenze più precise sono contrassegnate da 5 a 6 linee, le prime 2 delle quali corrispondono al valore nominale del pezzo. Se le bande sono 4, la terza indica il moltiplicatore decimale per le prime due bande, la quarta riga indica la precisione. Se le barre sono 5, allora la terza indica la terza cifra della valutazione, la quarta indica il punto decimale (numero di zeri) e la quinta indica la precisione. La sesta linea indica il coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR).
Nel caso delle marcature a quattro strisce, le strisce d'oro o d'argento arrivano sempre per ultime.
Tutte le marcature sembrano complicate, ma la capacità di leggere rapidamente le marcature viene con l'esperienza.
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