Резисторы

Резистор (или сопротивление) — пассивный элемент электрической цепи. Он может обладать конкретным значением сопротивления или переменным. Резисторы используются практически во всех электронных и электрических устройствах. В электрических цепях резисторы используют в разных целях:

  • Для преобразования силы тока в напряжение
  • Для преобразования напряжения в силу тока
  • Для ограничения тока
  • Для поглощения эл. энергии

Их основные технические параметры — номинальное сопротивление (номинал) в Омах, максимальная рассеиваемая мощность, максимальное рабочее напряжение и класс точности. Есть и другие параметры, такие как температурный коэффициент, термостойкость, влагоустойчивость и другие. Так же имеются паразитные параметры — емкость и индуктивность. Эти параметры важно учитывать при разработке устройств, предназначенных для работы в сложных условиях или требующих высокой точности, но можно опустить при небольших самоделках на Arduino.

Обозначение резисторов

В мире есть несколько общепринятых условных графических обозначений резисторов на схемах. В США рисунок резистора похож на зигзаг, а в России и Европе он выглядит как прямоугольник.

Пример рисунка резисторов в России и Европе (а), и в США (б)
Пример рисунка резисторов в России и Европе (а), и в США (б)

В России существует ГОСТ 2.728-74, в соответствии с которым постоянные резисторы на схемах должны обозначаться так:

Обозначения постоянных резисторов по ГОСТ 2.728-74
Обозначения постоянных резисторов по ГОСТ 2.728-74

По тому же ГОСТу нелинейные, переменные и подстроечные резисторы должны обозначаться так:

Обозначение переменных резисторов по ГОСТ 2.728-74
Обозначение переменных резисторов по ГОСТ 2.728-74

Маркировка резисторов

Постоянные резисторы обычно имеют очень небольшие размеры. Есть и крупные резисторы, но они используются для более специфических задач, так как они способны выдерживать большие токи, напряжения и температуры.

Резистор большой мощности

Для удобства обозначения основных параметров мелких постоянных резисторов используют цветовая маркировка. На корпус резистора наносятся несколько цветных полос, цвета которых имеют свое значение. Для расшифровки используется либо таблица цветовой маркировки постоянных резисторов либо онлайн калькуляторы.

Цветовая маркировка резисторов

Виды резисторов

Классификаций резисторов очень много:

  • По области применения:
    • Высокоомные (обладающие сопротивление более 10 МОм)
    • Высокочастотные (с уменьшенной паразитарной индуктивностью и емкостью)
    • Высоковольтные (способные пропускать через себя тысячи вольт)
    • Прецизионные (повышенной точности с допуском менее 1%)
  • По способности изменять сопротивление
    • Переменные подстроечные
    • Постоянные
    • Переменные регулировочные
  • По влагозащищенности
    • Обычные незащищенные
    • Покрытые лаком
    • Залитые компаундом
    • Впрессованные в пластмассу
    • Вакуумные
  • По способу монтажа
    • Для навесного монтажа
    • Для монтажа на печатных платах
    • Для микромодулей и микросхем
  • По виду ВАХ (вольт-амперной характеристики)
    • Линейные
    • Нелинейные (фоторезисторы, терморезисторы, варисторы и другие)
  • В зависимости от используемых проводящих элементов
    • Проволочные
    • Непроволочные
  • По виду используемых материалов
    • Углеродистые
    • Металлопленочные
    • Интегральные
    • Проволочные

Далее рассмотрим несколько видов резисторов такие как постоянные, переменные и некоторые нелинейные резисторы.

Постоянный резистор

Постоянный резистор — это тот резистор, характеристики которого предопределены и не изменяются. Иначе говоря это элемент электрической цепи с фиксированным сопротивлением, предельным напряжением, классом точности. Такие резисторы изображены на картинках выше.

Расчет постоянного резистора для светодиода

Постоянные резисторы мы использовали во многих проектах. Например в проекте с подключением светодиода к Ардуино. Выход ардуино имеет напряжение 5 вольт и способен подать ток гораздо выше допустимого для светодиода. Так же необходимо учитывать, что сопротивление светодиода и без того низкое, так еще и падает во время работы.

Используя закон Ома мы можем увидеть, что сила тока будет расти при падении сопротивления и при одинаковом напряжении. Это значит что светодиод требующий 20 мА для работы, будет пропускать через себя более сильный ток и попросту сгорит. Тут то нам и поможет обычный постоянный резистор.

Что бы вычислить необходимый номинал резистора нам необходимо знать характеристики источника питания и характеристики светодиода. Источником питания для нашего светодиода выступает плата Arduino Uno. А характеристики светодиода можно посмотреть в его техническом описании, или спросить у продавца. Обычно это ток 20 мА и падение напряжения 2 В.

  • Vps — напряжение источника питания (5 Вольт)
  • Vdf — падение напряжения на светодиоде (2 Вольта)
  • If — номинальный ток светодиода (20 миллиампер или 0.02 Ампера)

Теперь подставим наши данные в формулу закона Ома для расчета сопротивления. Если кто забыл то напомню: R = U / I (сопротивление равно напряжению деленному на силу тока). Подставляем наши данные: R = (Vps — Vdf) / If = (5В — 2В) / 0.02А = 150 Ом

Теперь мы просто берем резистор на 150 Ом и ставим его перед или после светодиода (без разницы).

Подключение светодиода к Arduino
Подключение светодиода к Arduino

Переменный резистор

Переменный резистор — это электротехническое устройство, используемое для регулирования параметров электрической цепи (напряжение, сила тока) за счет заданного изменения сопротивления.

У переменного резистора есть множество названий и подвидов: реостат, потенциометр, переменное сопротивление, подстроечный резистор, регулировочный резистор. Попробуем разобраться в чем отличия. Переменное сопротивление, переменный резистор и реостат — это всё названия одного класса резисторов. «Потенциометр» — это жаргонное название переменного резистора, подключенного как делитель напряжения (о резисторных сборках и делителях напряжения мы расскажем в отдельной статье).

Реостат, потенциометр, переменный резистор, переменное сопротивление
Реостат, потенциометр, переменный резистор, переменное сопротивление
  • Регулировочный резистор — переменный резистор, предназначенный для многократной регулировки параметров электрической цепи.
  • Подстроечный резистор — это тоже переменный резистор, который используется для подстройки параметров электрической цепи, у которого число перемещений подвижной системы значительно меньше, чем у регулировочного резистора.
Подстроечные резисторы в разных исполнениях
Подстроечные резисторы в разных исполнениях

Нелинейные резисторы

Нелинейные резисторы — это резисторы сопротивление которых изменяется в зависимости от внешних факторов. Внешними факторами могут быть: температура, количество света, магнитное поле, напряжение в электрической цепи и другие. Вот некоторые примеры нелинейных резисторов, подробнее о которых вы сможете почитать по ссылкам в википедии:

  • терморезисторы — сопротивление меняется в зависимости от температуры;
  • варисторы — сопротивление меняется в зависимости от приложенного напряжения;
  • фоторезисторы — сопротивление меняется в зависимости от освещённости;
  • тензорезисторы — сопротивление меняется в зависимости от деформации резистора;
  • магниторезисторы — сопротивление меняется в зависимости от величины магнитного поля.

Не путайте такие резисторы с датчиками, они не показывают реальные величины, воздействующих на них сил. Изменяется лишь сопротивление. Можно откалибровать данные и привязать значение сопротивления, например терморезистора, к определенной температуре, но это не лучший вариант.

На сегодня это всё. В отдельной статье мы поговорим о соединении резисторов в разных комбинациях, таких как делители напряжения, подключение резисторов последовательно и параллельно.

Ардуино