Растягиваем диапазон регулировки. Грубая настройка, точная подстройка. Схемы растягивания. Способы настроить. Методы подстроить. Параллельное соединение переменного и постоянного резисторов. Наука техника технологии Разновидности по технологии изготовлени

(постоянными резисторами), а в этой части статьи поговорим о , или переменных резисторах .

Резисторы переменного сопротивления , или переменные резисторы являются радиокомпонентами, сопротивление которых можно изменять от нуля и до номинального значения. Они применяются в качестве регуляторов усиления, регуляторов громкости и тембра в звуковоспроизводящей радиоаппаратуре, используются для точной и плавной настройки различных напряжений и разделяются на потенциометры и подстроечные резисторы.

Потенциометры применяются в качестве плавных регуляторов усиления, регуляторов громкости и тембра, служат для плавной регулировки различных напряжений, а также используются в следящих системах, в вычислительных и измерительных устройствах и т.п.

Потенциометром называют регулируемый резистор, имеющий два постоянных вывода и один подвижный. Постоянные выводы расположены по краям резистора и соединены с началом и концом резистивного элемента, образующим общее сопротивление потенциометра. Средний вывод соединен с подвижным контактом, который перемещается по поверхности резистивного элемента и позволяет изменять величину сопротивления между средним и любым крайним выводом.

Потенциометр представляет собой цилиндрический или прямоугольный корпус, внутри которого расположен резистивный элемент, выполненный в виде незамкнутого кольца, и выступающая металлическая ось, являющаяся ручкой потенциометра. На конце оси закреплена пластина токосъемника (контактная щетка), имеющая надежный контакт с резистивным элементом. Надежность контакта щетки с поверхностью резистивного слоя обеспечивается давлением ползунка, выполненного из пружинных материалов, например, бронзы или стали.

При вращении ручки ползунок перемещается по поверхности резистивного элемента, в результате чего сопротивление изменяется между средним и крайними выводами. И если на крайние выводы подать напряжение, то между ними и средним выводом получают выходное напряжение.

Схематично потенциометр можно представить, как показано на рисунке ниже: крайние выводы обозначены номерами 1 и 3, средний обозначен номером 2.

В зависимости от резистивного элемента потенциометры разделяются на непроволочные и проволочные .

1.1 Непроволочные.

В непроволочных потенциометрах резистивный элемент выполнен в виде подковообразной или прямоугольной пластины из изоляционного материала, на поверхность которых нанесен резистивный слой, обладающий определенным омическим сопротивлением.

Резисторы с подковообразным резистивным элементом имеют круглую форму и вращательное перемещение ползунка с углом поворота 230 — 270°, а резисторы с прямоугольным резистивным элементом имеют прямоугольную форму и поступательное перемещение ползунка. Наиболее популярными являются резисторы типа СП, ОСП, СПЕ и СП3. На рисунке ниже показан потенциометр типа СП3-4 с подковообразным резистивным элементом.

Отечественной промышленностью выпускались потенциометры типа СПО, у которых резистивный элемент впрессован в дугообразную канавку. Корпус такого резистора выполнен из керамики, а для защиты от пыли, влаги и механических повреждений, а также в целях электрической экранировки весь резистор закрывается металлическим колпачком.

Потенциометры типа СПО обладают большой износостойкостью, нечувствительны к перегрузкам и имеют небольшие размеры, но у них есть недостаток – сложность получения нелинейных функциональных характеристик. Эти резисторы до сих пор еще можно встретить в старой отечественной радиоаппаратуре.

1.2. Проволочные.

В проволочных потенциометрах сопротивление создается высокоомным проводом, намотанным в один слой на кольцеобразном каркасе, по ребру которого перемещается подвижный контакт. Для получения надежного контакта между щеткой и обмоткой контактная дорожка зачищается, полируется, или шлифуется на глубину до 0,25d.

Устройство и материал каркаса определяется исходя из класса точности и закона изменения сопротивления резистора (о законе изменения сопротивления будет сказано ниже). Каркасы изготавливают из пластины, которую после намотки провода сворачивают в кольцо, или же берут готовое кольцо, на которое укладывают обмотку.

Для резисторов с точностью, не превышающей 10 – 15%, каркасы изготавливают из пластины, которую после намотки провода сворачивают в кольцо. Материалом для каркаса служат изоляционные материалы, такие как гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, или металл – алюминий, латунь и т.п. Такие каркасы просты в изготовлении, но не обеспечивают точных геометрических размеров.

Каркасы из готового кольца изготавливают с высокой точностью и применяют в основном для изготовления потенциометров. Материалом для них служит пластмасса, керамика или металл, но недостатком таких каркасов является сложность выполнения обмотки, так как для ее намотки требуется специальное оборудование.

Обмотку выполняют проводами из сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением, например, константан, нихром или манганин в эмалевой изоляции. Для потенциометров применяют провода из специальных сплавов на основе благородных металлов, обладающих пониженной окисляемостью и высокой износостойкостью. Диаметр провода определяют исходя из допустимой плотности тока.

2. Основные параметры переменных резисторов.

Основными параметрами резисторов являются: полное (номинальное) сопротивление, форма функциональной характеристики, минимальное сопротивление, номинальная мощность, уровень шумов вращения, износоустойчивость, параметры, характеризующие поведение резистора при климатических воздействиях, а также размеры, стоимость и т.п. Однако при выборе резисторов чаще всего обращают внимание на номинальное сопротивление и реже на функциональную характеристику.

2.1. Номинальное сопротивление.

Номинальное сопротивление резистора указывается на его корпусе. Согласно ГОСТ 10318-74 предпочтительными числами являются 1,0 ; 2,2 ; 3,3 ; 4,7 Ом, килоом или мегаом.

У зарубежных резисторов предпочтительными числами являются 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 5.0 Ом, килоом и мегаом.

Допускаемые отклонения сопротивлений от номинального значения установлены в пределах ±30%.

Полным сопротивлением резистора считается сопротивление между крайними выводами 1 и 3.

2.2. Форма функциональной характеристики.

Потенциометры одного и того же типа могут отличаться функциональной характеристикой, определяющей по какому закону изменяется сопротивление резистора между крайним и средним выводом при повороте ручки резистора. По форме функциональной характеристики потенциометры разделяются на линейные и нелинейные : у линейных величина сопротивления изменяется пропорционально движению токосъемника, у нелинейных она изменяется по определенному закону.

Существуют три основных закона: А — Линейный, Б – Логарифмический, В — Обратно Логарифмический (Показательный). Так, например, для регулирования громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре необходимо, чтобы сопротивление между средним и крайним выводом резистивного элемента изменялось по обратному логарифмическому закону (В). Только в этом случае наше ухо способно воспринимать равномерное увеличение или уменьшение громкости.

Или в измерительных приборах, например, генераторах звуковой частоты, где в качестве частотозадающих элементов используются переменные резисторы, также требуется, чтобы их сопротивление изменялось по логарифмическому (Б) или обратному логарифмическому закону. И если это условие не выполнить, то шкала генератора получится неравномерной, что затруднит точную установку частоты.

Резисторы с линейной характеристикой (А) применяются в основном в делителях напряжения в качестве регулировочных или подстроечных.

Зависимость изменения сопротивления от угла поворота ручки резистора для каждого закона показано на графике ниже.

Для получения нужной функциональной характеристики большие изменения в конструкцию потенциометров не вносятся. Так, например, в проволочных резисторах намотку провода ведут с изменяющимся шагом или сам каркас делают изменяющейся ширины. В непроволочных потенциометрах меняют толщину или состав резистивного слоя.

К сожалению, регулируемые резисторы имеют относительно невысокую надежность и ограниченный срок службы. Часто владельцам аудиоаппаратуры, эксплуатируемой длительное время, приходится слышать шорохи и треск из громкоговорителя при вращении регулятора громкости. Причиной этого неприятного момента является нарушение контакта щетки с токопроводящим слоем резистивного элемента или износ последнего. Скользящий контакт является наиболее ненадежным и уязвимым местом переменного резистора и является одной из главной причиной выхода детали из строя.

3. Обозначение переменных резисторов на схемах.

На принципиальных схемах переменные резисторы обозначаются также как и постоянные, только к основному символу добавляется стрелка, направленная в середину корпуса. Стрелка обозначает регулирование и одновременно указывает, что это средний вывод.

Иногда возникают ситуации, когда к переменному резистору предъявляются требования надежности и длительности эксплуатации. В этом случае плавное регулирование заменяют ступенчатым, а переменный резистор строят на базе переключателя с несколькими положениями. К контактам переключателя подключают резисторы постоянного сопротивления, которые будут включаться в цепь при повороте ручки переключателя. И чтобы не загромождать схему изображением переключателя с набором резисторов, указывают только символ переменного резистора со знаком ступенчатого регулирования . А если есть необходимость, то дополнительно указывают и число ступеней.

Для регулирования громкости и тембра, уровня записи в звуковоспроизводящей стереофонической аппаратуре, для регулирования частоты в генераторах сигналов и т.д. применяются сдвоенные потенциометры , сопротивления которых изменяется одновременно при повороте общей оси (движка). На схемах символы входящих в них резисторов располагают как можно ближе друг к другу, а механическую связь, обеспечивающую одновременное перемещение движков, показывают либо двумя сплошными линиями, либо одной пунктирной линией.

Принадлежность резисторов к одному сдвоенному блоку указывается согласно их позиционному обозначению в электрической схеме, где R1.1 является первым по схеме резистором сдвоенного переменного резистора R1, а R1.2 — вторым. Если же символы резисторов окажутся на большом удалении друг от друга, то механическую связь обозначают отрезками пунктирной линии.

Промышленностью выпускаются сдвоенные переменные резисторы, у которых каждым резистором можно управлять отдельно, потому что ось одного проходит внутри трубчатой оси другого. У таких резисторов механическая связь, обеспечивающая одновременное перемещение, отсутствует, поэтому на схемах ее не показывают, а принадлежность к сдвоенному резистору указывают согласно позиционному обозначению в электрической схеме.

В переносной бытовой аудиоаппаратуре, например, в приемниках, плеерах и т.д., часто используют переменные резисторы со встроенным выключателем, контакты которого задействуют для подачи питания в схему устройства. У таких резисторов переключающий механизм совмещен с осью (ручкой) переменного резистора и при достижении ручкой крайнего положения воздействует на контакты.

Как правило, на схемах контакты включателя располагают возле источника питания в разрыв питающего провода, а связь выключателя с резистором обозначают пунктирной линией и точкой, которую располагают у одной из сторон прямоугольника. При этом имеется в виду, что контакты замыкаются при движении от точки, а размыкаются при движении к ней.

4. Подстроечные резисторы.

Подстроечные резисторы являются разновидностью переменных и служат для разовой и точной настройки радиоэлектронной аппаратуры в процессе ее монтажа, наладки или ремонта. В качестве подстроечных используют как переменные резисторы обычного типа с линейной функциональной характеристикой, ось которых выполнена «под шлиц» и снабжена стопорным устройством, так и резисторы специальной конструкции с повышенной точностью установки величины сопротивления.

В основной своей массе подстроечные резисторы специальной конструкции изготавливают прямоугольной формы с плоским или кольцевым резистивным элементом. Резисторы с плоским резистивным элементом (а ) имеют поступательное перемещение контактной щетки, осуществляемое микрометрическим винтом. У резисторов с кольцевым резистивным элементом (б ) перемещение контактной щетки осуществляется червячной передачей.

При больших нагрузках используются открытые цилиндрические конструкции резисторов, например, ПЭВР.

На принципиальных схемах подстроечные резисторы обозначаются также как и переменные, только вместо знака регулирования используется знак подстроечного регулирования.

5. Включение переменных резисторов в электрическую цепь.

В электрических схемах переменные резисторы могут применяться в качестве реостата (регулируемого резистора) или в качестве потенциометра (делителя напряжения). Если в электрической цепи необходимо регулировать ток, то резистор включают реостатом, если напряжение, то включают потенциометром.

При включении резистора реостатом задействуют средний и один крайний вывод. Однако такое включение не всегда предпочтительно, так как в процессе регулирования возможна случайная потеря средним выводом контакта с резистивным элементом, что повлечет за собой нежелательный разрыв электрической цепи и, как следствие, возможный выход из строя детали или электронного устройства в целом.

Чтобы исключить случайный разрыв цепи свободный вывод резистивного элемента соединяют с подвижным контактом, чтобы при нарушении контакта электрическая цепь всегда оставалась замкнута.

На практике включение реостатом применяют тогда, когда хотят переменный резистор использовать в качестве добавочного или токоограничивающего сопротивления.

При включении резистора потенциометром задействуются все три вывода, что позволяет его использовать делителем напряжения. Возьмем, к примеру, переменный резистор R1 с таким номинальным сопротивлением, которое будет гасить практически все напряжение источника питания, приходящее на лампу HL1. Когда ручка резистора выкручена в крайнее верхнее по схеме положение, то сопротивление резистора между верхним и средним выводами минимально и все напряжение источника питания поступает на лампу, и она светится полным накалом.

По мере перемещения ручки резистора вниз сопротивление между верхним и средним выводом будет увеличиваться, а напряжение на лампе постепенно уменьшаться, отчего она станет светить не в полный накал. А когда сопротивление резистора достигнет максимального значения, напряжение на лампе упадет практически до нуля, и она погаснет. Именно по такому принципу происходит регулирование громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре.

Эту же схему делителя напряжения можно изобразить немного по-другому, где переменный резистор заменяется двумя постоянными R1 и R2.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать о резисторах переменного сопротивления . В заключительной части рассмотрим особый тип резисторов, сопротивление которых изменяется под воздействием внешних электрических и неэлектрических факторов — .
Удачи!

Литература:
В. А. Волгов — «Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры», 1977 г.
В. В. Фролов — «Язык радиосхем», 1988 г.
М. А. Згут — «Условные обозначения и радиосхемы», 1964 г.

Согласно ГОСТу резисторы, сопротивление которых нельзя изменять в процессе эксплуатации, называют постоянными резисторами. Резисторы, с помощью которых осуществляются различные регулировки в аппаратуре изменением их сопротивления, называют переменными резисторами (среди, радиолюбителей нередко до сих пор используется их старое, неправильное, название - потенциометры). Резисторы, сопротивление которых изменяют только в процессе налаживания (настройки) аппаратуры с помощью инструмента, например отвертки, называют подстроечными.

Кроме того, в радиоэлектронной аппаратуре находят применение разнообразные непроволочные нелинейные резисторы:

варисторы, сопротивление которых сильно изменяется в зависимости от приложенного к ним напряжения;

термисторы, или терморезисторы, сопротивление ко­торых изменяется в значительных пределах при измене­нии температуры и напряжения;

фоторезисторы (фотоэлементы с внутренним фото­эффектом) - приборы, сопротивление которых умень­шается под воздействием световых или иных излучений (это сопротивление зависит также от приложенного на­пряжения).

Постоянные резисторы широкого применения изго­тавливают с отклонением от номинала (допуском) в ±5, ±10, ±20%. Отклонения ±5 и ±10% входят в Map-

кировку резистора и обозначаются рядом с номиналом. На малогабаритных резисторах вместо обозначения ±5% указывается цифра I (что обозначает первый класс точности), а вместо ±10% - цифра II (второй класс точности). У резисторов, не имеющих таких обозначе­ний, отклонение от. номинала может составлять до ±20%.

Класс точности характеризует лишь определенное свойство резистора. Но отнюдь не следует делать вывод, что аппарат, в котором используются резисторы только первого класса точности, будет работать лучше, чем аппарат, в котором этого принципа не придерживаются. К этому даже не следует стремиться. Класс точности указывает только на возможность использования резистора в тех или иных цепях или устройствах.

Так, постоянные резисторы, используемые в измерительной аппаратуре, должны иметь малое отклонение сопротивления от номинального значения. Резисторы типов УЛИ, БПЛ, МГП, используемые в такой аппарату­ре, изготавливают с отклонением от номинала в ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1 и ±2%. Допуски эти указываются обычно в маркировке резистора.

Допускаемое отклонение от номинальной величины сопротивления, то есть пригодность данного резистора для использования в каком-либо конкретном случае, определяется тем, в какой именно цепи будет стоять ре­зистор. Так, например, в коллекторной цепи транзистора, в цепях управляющей сетки ламп (в каскадах усиления высокой частоты, в усилителе низкой частоты, в триодном или пентодном детекторе или электронно-лучевом индикаторе настройки), а также в цепи сигнальной сетки лампы преобразователя частоты, в це­пи АРУ, в диодном детекторе AM сигналов, в развязывающем фильтре цепи управляющей сетки электронной лампы практически можно применять непроволочные резисторы с любым отклонением от номинальной величины.

Резистор, используемый в цепи экранирующей сетки лампы каскадов УВЧ, УПЧ, УНЧ, преобразователя частоты и гетеродина, мржно брать с допускаемым отклоне­нием от номинала в ±20%, хотя при, настройке аппарата, для подгонки нормального режима каскада, возможно, придется подбирать резистор опытным путем.

Резисторы с допускаемым отклонением от номинала в ±10% могут быть использованы - в эмиттерной цепи транзистора, .в анодных цепях ламп, в цепях управляю­щих сеток двухтактных каскадов, в цепи гетеродинной сетки лампы преобразователя частоты, в детекторе ЧМ сигналов (детектор отношений, дробный детектор, диск­риминатор), в сглаживающем фильтре выпрямителя, в развязывающих цепях, в цепях частотной коррекции, от­рицательной обратной связи усилителей НЧ, регулятора тембра, автоматического смещения на управляющую сет­ку подогревной лампы (катодная часть лампы). Для установления нормального режима при регулировке и налаживании аппаратуры резисторы в цепях коррекции, обратной связи и в делителях часто приходится подби­рать опытным путем.

В качестве добавочных сопротивлений для вольтметров (милливольтомметров) лучше всего применять резисторы типов УЛИ, БЛП, МГН, имеющие наименьшее отклонение сопротивления от номинальной величины (±0,5-2%).

Резисторы, используемые в цепях высокой частоты (в колебательных контурах, цепях управляющих сеток и анодов ламп), должны быть только безындукционными. В таких цепях применяют непроволочные резисторы, индуктивность которых совершенно незначительна. По-скольку мощность, рассеиваемая в тех цепях, где эти транзисторы используются, очень мала, это дает возможность за счет малых габаритов резисторов (при малых мощностях рассеяния габариты резисторов могут быть очень небольшие) уменьшать одновременно до возмож­ного минимума и вносимые резисторами в эти цепи до­полнительные емкости.

Следует заметить, однако, что миниатюрные непроволочныё резисторы с сопротивлением свыше 1 МОм не­надежны в работе. Объясняется это тем, что токопроводящая дорожка у таких резисторов для увеличения со­противления выполняется в виде спирали на поверхно­сти керамического цилиндрического корпуса. Поэтому при относительно большом числе витков токопроводящая Дорожка их имеет очень тонкий слой углерода, который легко разрушается, особенно в условиях повышенной влажности и при перегреве. Если все же возникает не­обходимость в использовании резисторов с такими но­минальными значениями сопротивления, то из резисторов типа ВС с номинальными сопротивлениями свыше 1 МОм следует применять резисторы ВС-0,5 или резисто­ры, имеющие еще большую номинальную мощность рас­сеяния, а следовательно, и большие габариты. Такие ре­зисторы работают устойчивее.

Предельное напряжение, то есть наибольшее напря­жение, не вызывающее нарушения нормальной работы резистора сопротивлением R ном (Ом), представляет со­бой величину напряжения постоянного тока или дейст­вующего напряжения переменного тока U (В), которое допустимо приложить к резистору (падение напряжения на резисторе), чтобы тепловые потери на нем не превы­сили мощности рассеяния Р (Вт) резистора. Это напря­жение может быть вычислено по формуле:

U = \/P R ном

Если температура нагрева резистора не превышает номинальной температуры (t Ном), то мощность рассея­ния в этом расчете принимается равной номинальной Р = Рном; при более высоких температурах нагрева (вплоть до максимально допустимой t макс) величина Р должна быть соответственно снижена.

Основные повреждения резисторов - обрыв и изме­нение величины сопротивления. В случае повреждения непроволочные постоянные резисторы обычно не ремон­тируют, а заменяют новыми. В любительской аппарату­ре, если в этом возникает необходимость, могут быть ис­пользованы и самодельные проволочные резисторы. При аккуратном изготовлении такие самодельные дета­ли по своему качеству не уступают изготовляемым про­мышленностью.

Переменные и проволочные резисторы в некоторых случаях поддаются ремонту. Неисправность в перемен­ных резисторах обычно возникает при их длительной эксплуатации. Признаками неисправности являются, на­пример, шорохи и трески в громкоговорителе приемника, нарушение плавности регулировки и появление полос на экране телевизора и т. д. Одной из причин этого может быть высыхание смазки трущихся контактных частей ре­зистора или их окисление и загрязнение.

Для устранения тресков переменный резистор необхо­димо разобрать, промыть растворителем (бензином, спиртом и т. п.), протереть чистой тряпкой и слегка смазать маслом (протирать и смазывать следует не только ось, но и поверхность самой подковки).

Но если разбирать переменный резистор по каким-либо причинам невозможно или нежелательно, то в крышке можно просверлить отверстие и с помощью шприца ввести внутрь резистора на его ось и втулку подвижного контакта несколько капель чистого бензина, а затем такое же количество машинного масла. Ось пе­ременного резистора при этом нужно все время повора­чивать в одну и другую сторону. После смазки отверстие в крышке следует заклеить кусочком бумаги или залить смолой.

Иногда при ухудшении контакта между токопроводящей дорожкой и токосъемным движком трески и шорохи можно в радиоаппарате устранить, покрыв подковку ре­зистора тонким слоем графитовой смазки, применяемой для некоторых узлов автомобиля. Но при этом надо помнить, что сопротивление высокоомного резистора может несколько уменьшиться, так как графитовая смазка обладает токопроводностью.

В случае внутреннего обрыва переменного резистора с линейной зависимостью сопротивления, используемого как реостат (движок соединен с одним из крайних вы­водов), восстановить его работоспособность можно очень просто, особенно если обрыв произошел непосредственно у вывода. Для этого достаточно поменять местами про­водники, подсоединенные к крайним выводам резистора. Такое переключение приводит к тому, что поврежденное место проволочного резистора оказывается на нерабочем участке. Максимальное и минимальное значения регули­ровок при этом, очевидно, поменяются местами.

При параллельном соединении двух резисторов об­щее сопротивление цепи можно рассчитать по формуле:

R общ =R 1 R 2 /(R l + R 2),

где R 1 и R 2 - соответственно величины сопротивлений каждого из резисторов.

В случае последовательного соединения резисторов общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений резисторов, включенных в цепь.

Как увеличить или уменьшить сопротивление рези­стора. Резисторы с постоянным сопротивлением большой величины (3...20 МОм) в случае необходимости можно изготовить самому из резисторов типа ВС с номиналом 0,5 - 2 МОм. Для этого тряпочкой, смоченной в спирте или ацетоне, нужно аккуратно смыть краску с поверхно­сти, а затем после просушки подключить резистор к ме-гаомметру и, стирая проводящий слой мягкой резинкой для чернил, подогнать величину сопротивления до необ­ходимого значения. Эту операцию нужно производить очень аккуратно, стирая проводящий слой равномерно со всей поверхности.

Обработанный таким образом резистор покрывают затем изолирующим лаком. Если для этой цели применять спиртовые лаки, то после покрытия величина сопро­тивления несколько уменьшится, но. по мере высыхания лака величина его вновь восстановится. Для изготовле­ния резистора исходный резистор с целью повышения надежности необходимо брать большой номинальной мощности (1 - 2 Вт).

Несложным способом можно увеличивать в два - четы­ре раза и сопротивление переменного резистора. Для этого тонкой шкуркой, a затем острым ножом, или бритвой соскабливают по краям подковки часть графитового токопроводящего слоя (по всей ее длине). Чем больше должно быть сопротивление подковки, тем уже оставляется этот слой.

Если требуется, наоборот, уменьшить сопротивление переменного резистора, то токопроводящий слой по кра­ям подковки можно зачернить мягким карандашом. Под­ковку после этого нужно аккуратно протереть ваткой, смоченной в спирте, чтобы удалить крошки графита, ина­че при попадании крошек под подвижный контакт рези­стора возникнут трески в громкоговорителе.

Способ подбора резистора с малым допуском. Если в какой-либо особо важной цепи прибора необходимо установить резистор с малым допуском (допустим, ± 1 %), a s распоряжении имеются лишь резисторы с большим допуском (например, ±5%), то подогнать величину со­противления можно, используя вместо одного два отдель­ных резистора с большим допуском (например, ±5%).

Один из этих двух резисторов должен иметь величи­ну сопротивления, близкую к номинальной, но не превы­шающую номинал (допустим, 95,5 кОм вместо 100 кОм): Второй резистор, включаемый последовательно с ним, должен иметь величину сопротивления меньшую, чем разрыв между номиналом сопротивления первого резис­тора и реальной его величиной (например, 3,9 кОм вмес­то 4 кОм). Этот резистор, включенный последовательно с первым, позволяет получить общее сопротивление цени близким к номиналу (95,5 кОм + 3,9 кОм = 99,4 кОм; от­клонение от номинала 100 кОм составляет всего 0,6%).

Рис. 6. Некоторые способы включения переменных резисто­ров:

а - для получения зависимости, близкой к показательной; б - для получения зависимости, близкой к логарифмической; в - графики изменения напряжения на выходе схем

Как сделать перемен­ный резистор с нелиней­ной зависимостью сопро­тивления. При конструи­ровании различных при­боров часто возникает не­обходимость использова­ний переменных резисто­ров с нелинейной (лога­рифмической или показа­тельной) зависимостью сопротивления от угла по- ворота оси подвижного контакта.

Нелинейную зависимость сопротивления, близкую к логарифмической и показательной, можно получить в резисторе типа А, обладаю­щем линейной зависимостью, если включить его соответственно по схеме рис. б, а или б. На этом же рисунке (рис. 6, в) показан вид кривых изменения сопротивления. Следует, однако, иметь в виду, что входное сопротивление такого регулятора изменяется (в четыре раза при крайних положениях движка), однако применение подобных регуляторов во многих случаях вполне возможно.

Как сделать сдвоенный переменный резистор. Простой способ изготовления сдвоенного переменного резис­тора показан на рис. 7, а. Сделать его можно из двух обычных переменных резисторов одинакового типа (А, Б или В), причем по крайней мере один из резисторов пары должен быть с выключателем (ТК - Д). Сняв крышку с резистора, имеющего выключатель, поводок выключа­теля изгибают так, как показано на рисунке. У второго резистора на торце оси прорезают шлиц, следя за тем, чтобы изогнутый поводок свободно, но без заметного люфта входил в прорезь. Сдвоенные резисторы укрепляют затем на П-образной металлической скобе. Чтобы предохранить резисторы от попадания пыли, их закрывают крышками: в крышке (без выключателя) проделывают отверстие для оси и надевают эту крышку на первый ре­зистор. Крышку, снятую с первого резистора можно, если нет другой, надеть на второй резистор.

Компактный сдвоенный резистор с линейной зависи­мостью сопротивления можно изготовить из двух стан­дартных переменных резисторов СП-1. Наиболее слож­ная операция - выточка оси, размеры которой приведе­ны на рис. 7, б. Движки, которые необходимо предва­рительно снять с разобранных резисторов, спилив напильником расклепанные части осей, насаживают на новую общую ось диаметрально противоположно друг другу (рис. 7, в). Между движками должна быть проло­жена шайба. Конец оси после установки движков расклепывают. Собранный сдвоенный резистор плотно за­крывают металлической лентой с лепестками (рис. 7, г), которую после окончания сборки -пропаивают по обра­зующей цилиндра.

Качество собранной пары резисторов можно проверить на установке, схема которой приведена на рис. 7, д. Она представляет собой мост постоянного тока, в плечах которого включены проверяемые резисторы. Если характеристики у обоих резисторов пары совершенно одинаковы, то стрелочный индикатор (миллиамперметр с током отклонения в каждую сторону от середины шка­лы 1 мА) будет при вращении оси пары находиться в середине шкалы. На практике, однако, может наблюдать­ся некоторое расхождение характеристик пары резисто­ров, поэтому из нескольких пар лучшей будет та, у которой отклонение стрелки индикатора при полном повороте оси спаренного резистора будет наимень­шим.

Рис. 7. Способы сдваивания переменных резисторов

Как удлинить ось. Для того чтобы удлинить ось переменного резистора, нужно подобрать латунный или стальной стержень того же диаметра, что и ось, а также металлическую трубку, внутренний диаметр которой должен быть равен диаметру оси.

На конце оси переменного резистора обычно бывает лыска - плоский участок для фиксации ручек. Дополни­тельный стержень также должен иметь лыску так, что­бы стержень и ось, приложенные друг к другу лысками (спиленными поверхностями), образовывали как бы продолжение друг друга. Если после этого между спиленны­ми поверхностями проложить тонкую упругую прокладку (например, из резины) и надвинуть на место соединения муфточку из куска металлической трубки, то ось и стержень окажутся прочно соединенными друг с другом.

<< >>

Copyright V.F.Gainutdinov , 2006 - 2016. Все права защищены.
Разрешается републикация материалов сайта в Интернете с обязательным указанием активной ссылки на сайт http://сайт и со ссылкой на автора материала (указание автора, его сайта).

В схемах радиоэлектронной аппаратуры одним из наиболее часто встречающихся элементов является , другое его название это сопротивление. У него есть целый ряд характеристик, среди которых есть мощность. В этой статье мы поговорим о резисторах, что делать, если у вас нет подходящего по мощности элемента, и почему они сгорают.

Характеристики резисторов

1. Основной параметр резистора - это номинальное сопротивление.

2. Второй параметр, по которому его выбирают - это максимальная (или предельная) рассеиваемая мощность.

3. Температурный коэффициент сопротивления - описывает, насколько изменяется сопротивление, при изменении его температуры на 1 градус Цельсия.

4. Допустимое отклонение от номинала. Обычно разброс параметров резистора от одного заявленного в пределах 5-10%, это зависит от ГОСТ или ТУ по которому он произведен, существуют и точные резисторы с отклонением до 1%, обычно стоят дороже.

5. Предельное рабочее напряжение, зависит от конструкции элемента, в бытовых электроприборах с напряжением питания 220В могут применяться практически любые резисторы.

6. Шумовые характеристики.

7. Максимальная температура окружающей среды. Это такая температура, которая может быть при достижении максимальной рассеиваемой мощности самого резистора. Об этом подробнее поговорим позже.

8. Влаго- и термоустойчивость.

Есть еще две характеристики, о которых начинающие чаще всего не знают, это:

На низких частотах (например, в пределах звукового диапазона до 20 кГц), существенного влияния в работу схемы они не вносят. В высокочастотных приборах, с рабочими частотами в сотни тысяч и выше герц существенное влияние вносит даже расположение дорожек на плате и их форма.

Из курса физики многие отлично помнят формулу мощности для электричества, это: P=U*I

Отсюда следует, что она линейно зависит от тока и напряжения. Ток же через резистор зависит от его сопротивления и приложенного к нему напряжению, то есть:

Падение напряжения на резисторе (сколько на его выводах остаётся напряжения от приложенного к цепи, в которой он установлен), так же зависит от тока и сопротивления:

Теперь объясним простыми словами, что такое мощность у резистора и куда она выделяется.

У любого металла есть своё удельное сопротивление, это такая величина, которая зависит от структуры этого самого металла. Когда носители зарядов (в нашем случае электроны), под воздействием электрического тока протекают через проводник, они сталкиваются с частицами, из которого состоит металл.

В результате этих столкновений затрудняется движение тока. Если очень обобщенно сказать, то получается, так, что чем плотнее структура металла, тем сложнее протекать току (тем больше сопротивление).

На картинке пример кристаллической решетки, для наглядности.

Из-за этих столкновений выделяется тепло. Это можно представить, как если бы вы шли через толпу (большое сопротивление), где вас еще и толкают, или если бы шли по пустому коридору, где вы сильнее вспотеете?

То же самое происходит и с металлом. Мощность выделяется в виде тепла. В некоторых случаях это плохо, потому что так снижается коэффициент полезного действия прибора. В других ситуациях - это полезное свойство, например . В лампах накаливания за счет своего сопротивления спираль раскаляется до яркого свечения.

Но как это относится к резисторам?

Дело в том, что резисторы применяют для ограничения тока при питании каких-либо устройств, или элементов цепи, или для задания режимов работы полупроводниковым приборам. Мы описывали это . Из формулы выше станет ясно, что ток снижается, за счет снижения напряжения. Лишнее напряжение можно сказать, что сгорает в виде тепла на резисторе, мощность при этом считается по той же формуле, что и общая мощность:

Здесь U - это количество вольт «сожженных» на резисторе, а I - это ток, который через него протекает.

Выделение тепла на резисторе объясняется законом Джоуля-Ленца, который связывает количество выделенной теплоты с током и сопротивлением. Чем больше первое или второе, тем больше выделится тепла.

Чтобы было удобно из этой формулы, путем подстановки закона Ома для участка цепи, выведено еще две формулы.

Для определения мощности через приложенное напряжение к резистору:

Для определения мощности через ток, протекающий через резистор:

Немного практики

Для примера, давайте определим, какая мощность выделяется на резистор номиналом в 1 Ом, подключенного к источнику напряжения в 12В.

Для начала посчитаем ток в цепи:

Теперь мощность по классической формуле:

P=12*12=144 Вт.

Одного действия при расчетах можно избежать, если пользоваться вышеупомянутыми формулами, давайте это проверим:

P=12^2/1=144/1=144 Вт.

Всё сходится. Резистор будет выделять тепло с мощностью в 144Вт. Это условные значения, взятые в качестве примера. На практике таких резисторов вы не встретите в радиоэлектронной аппаратуре, исключением являются большие сопротивления для регулирования двигателей постоянного тока или пуска мощных синхронных машин в асинхронном режиме.

Какие бывают резисторы и как они обозначаются на схеме

Ряд мощностей резисторов стандартен: 0.05 (0.62) - 0.125 - 0.25 - 0.5 - 1 - 2 - 5

Это типовые номиналы распространенных резисторов, бывают и большие значения, или другие величины. Но этот ряд наиболее распространен. При сборке электроники используют схему электрическую принципиальную, с порядкового номера элементов. Реже указываться номинальное сопротивление, еще реже указывается номинальное сопротивление и мощность.

Чтобы быстро определить мощность резистора на схеме были введены соответствующие УГО (условные графические обозначения) по ГОСТ. Внешний вид таких обозначений и их расшифровка представлены в таблице ниже.

Вообще эти данные, а также название конкретного типа резистора указываются в перечне элементов, там же указывается и разрешенный допуск в %.

Внешне, они отличаются размером, чем мощнее элемент, тем больше его размер. Больший размер увеличивает площадь теплообмена резистора с окружающей средой. Поэтому тепло, которое выделяется при прохождении тока через сопротивление, быстрее отдаётся воздуху (если окружающая среда воздух).

Это значит, что резистор может греться с большей мощностью (выделять определенное количество тепла в единицу времени). Когда температура сопротивления достигает определенного уровня, сначала начинает выгорать внешний слой с маркировкой, дальше сгорает резистивный слой (пленка, проволока или что-то другое).

Чтобы вы оценили, как сильно может греться резистор, взгляните на нагрев спирали разобранного мощного резистора (более 5 Вт) в керамическом корпусе.

В характеристиках был такой параметр, как допустимая температура окружающей среды. Она указывается, для правильного подбора элемента. Дело в том, что раз мощность резистора ограничена способностью отдать тепло и, при этом, не перегреться, а для отдачи тепла, т.е. охлаждения элемента путем конвекции или принудительным потоком воздуха должна быть как можно большая разница температур элемента и окружающей среды.

Поэтому если вокруг элемента слишком жарко он быстрее нагреется и сгорит, даже если электрическая мощность на нем ниже максимально рассеиваемой. Нормальной температурой является 20-25 градусов Цельсия.

В продолжение этой темы:

Что делать, если нет резистора нужной мощности?

Частой проблемой радиолюбителей является отсутствия резистора нужной мощности. Если у вас есть резисторы мощнее, чем нужно - ничего страшного в этом нет, можно ставить не задумываясь. Лишь бы он влез по размеру. Если все имеющиеся резисторы по мощности меньше, чем нужно - это уже проблема.

На самом деле решить этот вопрос достаточно просто. Вспомните законы последовательного и параллельного соединения резисторов.

1. При последовательном соединении резисторов сумма падений напряжений на всей цепочке равняется сумме падений на каждом из них. А ток, протекающий через каждый резистор равен общему току, т.е. в цепи из последовательно соединенных элементов протекает ОДИН ток, но приложенные к каждому из них напряжения РАЗНЫЕ, определяются по закону Ома для участка цепи (см. выше) Uобщ=U1+U2+U3

2. При параллельном соединении резисторов падение на всех напряжения равны, а ток, протекающий в каждой из ветвей обратно пропорционален сопротивлению ветви. Общий ток цепочки из параллельно соединенных резисторов равен сумме токов каждой из ветвей.

На этой картинке изображено всё вышесказанное, в удобной для запоминания форме.

Так, как при последовательном соединении резисторов снизится напряжение на каждом из них, а при параллельном соединении ток, то если P=U*I

Мощность, выделяемая на каждом из них, снизится соответствующим образом.

Поэтому, если у вас нет резистора 100 Ом на 1 Вт, его можно почти всегда заменить 2 резисторами на 50 Ом и 0.5 Вт соединенными последовательно, или 2 резисторами на 200 Ом и 0.5 Вт соединенными параллельно.

Я не просто так написал «ПОЧТИ ВСЕГДА». Дело в том, что не все резисторы одинаково хорошо переносят ударные токи, в некоторых цепях, например связанные с зарядом конденсаторов большой ёмкости, в первоначальный момент времени переносят большую ударную нагрузку, которая может повредить его резистивный слой. Такие связки нужно проверять на практике или путем долгих расчетов и чтением технической документации и ТУ на резисторы, чем почти никогда и никто не занимается.

Заключение

Мощность резистора - это величина не менее важная, чем его номинальное сопротивление. Если не уделять внимания подбору сопротивлений нужно мощности, то они будут перегорать и сильно греться, что плохо в любой цепи.

При ремонте аппаратуры, особенно китайской, ни в коем случае не пытайтесь ставить резисторы меньшей мощности, лучше поставить с запасом, если есть такая возможность поместить его по габаритам на плате.

Для стабильной и надежной работы радиоэлектронного устройства нужно подбирать мощность, как минимум, с запасом в половину от предполагаемой, а лучше в 2 раза больше. Это значит, что если по расчетам на резисторе выделяется 0.9-1 Вт, то мощность резистора или их сборки должна быть не меньше, чем 1.5-2 Вт.

Резистор - это элемент электрической схемы, который обладает сопротивлением электрическому току. Классифицируют два типа резисторов: постоянные и переменные (подстроечные). При моделировании той или иной электрической схемы, а также при ремонте электронных изделий, возникает необходимость использовать резистор определенного номинала. Хотя и существует множество различных номиналов постоянных резисторов, в данный момент под рукой может не оказаться требуемого, либо резистора с таким номиналом не существует. Чтобы выйти из такой ситуации, можно использовать как последовательное так и параллельное соединение резисторов. О том, как правильно произвести расчет и подбор различных номиналов сопротивлений, будет рассказано в этой статье.

Последовательное соединение резисторов - это самая элементарная схема сборки радиодеталей, оно применяется для увеличения общего сопротивления цепи. При последовательном соединении, сопротивление используемых резисторов просто складывается, а вот при параллельном соединении необходимо производить расчет по нижеописанным формулам. Параллельное соединение необходимо для снижения результирующего сопротивления, а также для увеличения мощности, несколько параллельно подключенных резисторов имеют большую мощность, чем у одного.

На фотографии можно увидеть параллельное подключение резисторов.

Ниже представлена принципиальная схема параллельного соединения резисторов.

Общее номинальное сопротивление необходимо рассчитывать по следующей схеме:

R(общ)=1/(1/R1+1/R2+1/R3+1/R n).

R1, R2, R3 и Rn - параллельно подключенные резисторы.

Когда параллельное соединение резисторов состоит всего из двух элементов, в таком случае общее номинальное сопротивление можно высчитать по следующей формуле:

R(общ)=R1*R2/R1+R2.

R(общ) - общее сопротивление;

R1, R2 - параллельно подключенные резисторы.

В радиотехнике существует следующее правило: если параллельное подключение резисторов состоит из элементов одного номинала, то результирующее сопротивление можно высчитать, разделив номинал резистора на количество соединенных резисторов:

R(общ) - общее сопротивление;

R - номинал параллельно подключенного резистора;

N - количество соединенных элементов.

Важно учитывать, что при параллельном соединении результирующее сопротивление всегда будет ниже, чем сопротивление самого малого по номиналу резистора.

Приведем практический пример: возьмем три резистора, со следующими значениями номинального сопротивления: 100 Ом, 150 Ом и 30 Ом. Проведем расчет общего сопротивления, по первой формуле:

R(общ)=1/(1/100+1/150+1/30)=1/(0,01+0,007+0,03)=1/0,047=21,28Ом.

После расчета формулы мы видим, что параллельное соединение резисторов, состоящее из трех элементов, с наименьшим номиналом 30 Ом, в результате дает общее сопротивление в электрической цепи 21,28 Ом, что ниже наименьшего номинального сопротивления в цепи почти на 30 процентов.

Параллельное соединение резисторов чаще всего используют в тех случаях, когда необходимо получить сопротивление с большей мощностью. В таком случае необходимо взять резисторы одинаковой мощности и с одинаковым сопротивлением. Результирующая мощность в таком случае рассчитывается путем умножения мощности одного элемента сопротивления на общее количество параллельно подключенных резисторов в цепи.

Например: пять резисторов с номиналом в 100 Ом и с мощностью 1 Вт в каждом, подключенные параллельно, имеют общее сопротивление 20 Ом и мощность 5 Вт.

При последовательном подключении тех же резисторов (мощность так же складывается), получим результирующую мощность 5 Вт, общее сопротивление составит 500 Ом.

Какие номиналы можно менять достаточно гибко, а какие нет?
Как пересчитать номинал элемента?
Зачем здесь стоит этот резистор, конденсатор и т.д.?
Ответы на эти вопросы, вы с легкостью найдете в этой статье.

Любой новичок сталкивался с проблемой отсутствия нужного номинала элемента у себя в запасах при сборке схемы, и наткнувшись на этот айсберг, мог решить эту задачу тремя путями.
1. Просто забросить паять эту схему
2. Пойти и купить нужный элемент
3. Заменить элемент на такой же, только с другим номиналом

В этой статье мы поговорим о третьем пути решения проблемы. Какие номиналы можно менять достаточно гибко, а какие нет? Как пересчитать номинал элемента? Зачем здесь стоит этот резистор, конденсатор и т.д.? Ответы на эти вопросы, вы с легкостью найдете в этой статье.
И так, стоит начать со схемы. В ниже приведенной схеме (рис 1) пока не указаны номиналы элементов, что бы они не отвлекали вас лишний раз.

Рисунок 1:

Теперь стоит разобраться: какую функцию здесь выполняет каждый элемент.
Начнем с конденсаторов С1, С2, С5 – это разделительные конденсаторы, основная задача которых не пропускать постоянную составляющею от Eк.
Конденсатор Сф – это емкостной фильтр. Его основная задача сглаживать пульсации от Ек. Тут стоит немного пояснить: выпрямленное напряжение на выходе у источника питания не совсем прямое, а имеет некоторые искажения, которые могут влиять на работу схемы и которые надо свисти к минимуму. Если вы используете батарейку, аккумулятор или купленный источник постоянного напряжения, то скорее всего Сф вам не нужен, но если питаете схему от самодельного источника, то лучше подстраховаться.

Рисунок 2:
Напряжение на выходе не идеального источника постоянного напряжения


С3, С4 – конденсаторы, которые ликвидируют отрицательную обратную связь по переменной составляющей. Не будем особенно углубляться в подробности, дам лишь один совет. Если в схеме, которую вы решили собрать есть такие конденсаторы, старайтесь найти элемент того номинала который указан в схеме.

С конденсаторами разобрались, теперь переходим к резисторам.
R3, R7 – резисторы, которые ограничивают ток коллектора. Тут все очень просто. Их номинал зависит от величины Ек.
R1, R2 и R5, R6 – это делители напряжения, фиксированные напряжениям смещения. Звучит заумно, но если в двух словах, то эти резисторы определяют режим работы транзистора, то есть на сколько его надо открыть или закрыть.
R4, R8 – это резисторы эмиттерной стабилизации, В общих чертах, они добавляют вашему усилителю стабильности. Как это работает это отдельная статья, поэтому поверьте мне на слово.

Ну а теперь транзисторы.
VT1 и VT2 – это усилительные элементы, включенные по схеме общий эмиттер. Схема с общем эмиттером довольно часто применяется в усилителях НЧ. Ее отличительные особенности – это большой коэффициент усиления по напряжению и выходной сигнал будет сдвинут по фазе относительно входного на 180 градусов.

Рисунок 3.1.


Рисунок 3.2. Выходной сигнал (при Ku=1)


После теории всегда нужна практика. Рассмотрим любую рабочею схему усилителя.

Рисунок 4.


Перед тем, как начать, стоит заметить, что вместо Rн здесь стоит динамик BA1. И так, начнем.
С1 и С3 можно допустить отклонение параметров на 10 – 20 %.
Важно! От емкости этих конденсаторов зависит область низких частот. Чем меньше их емкость – тем больше вероятность не услышать бас гитару.
С2 стараемся сохранить номинал такой же как на схеме.
С4 это наш Сф, только изображен немного по другому. Тут действует правило, чем емкость больше – тем лучше, но везде есть границы, поэтому можно допустить отклонение от номинала в схеме на процентов 30-40 или вообще отказаться от этого элемента.
R1, R2 – конечно хорошо R1 взять такого же номинала, а вместо R2 поставить подстрочный резистор номиналом в 15к. Зачем? Объясняю: все элементы имеют отклонение от своего номинала, который написан на корпусе, следовательно и наш R1 не исключение, а значит вместо 33к можно поставить и 32, а то и 30к, не подозревая об этом. А значит наш транзистор будет получать не корректную установку, на сколько ему открыть или закрыться, появятся искажения выходного сигнала. Поняв это, мы можем увеличить или уменьшить номинал R2, что скомпенсирует не точное значение R1 и устранит искажения. Вот такая хитрость поможет скорректировать работу усилителя не выпаивая элементы.
R3 – Его номинал можно менять только зная режим работы транзистора. В этой схеме транзистор работает в режиме А, что это значит.
Это означает, что наш транзистор (VT1), усиливает напряжение почти без искажений, но у него низкое КПД.
Тогда Uкэ = 0,5Ек, следовательно Iк=Uкэ/R3. Вот и все, из этих простых формул видно, что если мы увеличили номинал R3, мы должны увеличить напряжение питания (GB1) и наоборот.
Но помните: эта фишка работает только если вместо R2 запаян подстрочный резистор. Если нет, то старайтесь не отклоняться от номинала, указанного в схеме больше чем на 15 %.
R4, R5 отклонение не более чем на 20 %. Поверьте, вам этого хватит.

Теперь поговорим о транзисторах.
VT1 включен по известной нам схеме с общим эмиттером, а вот VT2 включен по схеме с общим коллектором. Это значит, что VT2 усиливает ток и сохраняет фазу выходного напряжения относительно входного.
Отсюда и название усилитель мощности, поскольку VT1 усиливает напряжение, а VT2 усиливает ток. А мощность, как нам известно, это произведение тока на напряжение.
Мой тут совет: берите КТ315 с любым буквенным номиналом, в большинстве случаев это не влияет на параметры схемы.

Надеюсь, вам помогла эта статья и ответила на те вопросы, которые я поставил в начале. Если вам кажется, что я где то некорректно выразился, упустил важный факт или у вас просто появился вопрос, вы всегда можете пообщаться со мной в комментариях, ибо я ни куда не денусь.