REZISTORY

Rezistory (odpory)  sú elektronické súčiastky, ktorých základnou požadovanou vlastnosťou je elektrický odpor potrebnej veľkosti. Veľkosť elektrického odporu rezistora závisí od jeho štruktúry a rozmerov. Vzťah pre výpočet elektrického odporu vodiča: \(R = {ρ.l \over S}\) . Veľkosť elektrického obvodu vieme vyjadriť pomocou Ohmovho zákona: \(R = {U \over I}\) . Jednotka elektrického odporu je Ω (Ohm).

Podľa konštrukčného vyhotovenia sa rezistory delia na 2 základné skupiny:

• rezistory s dvoma vývodmi
  • pevné
  • nastaviteľné – zväčša potenciometre, reostaty alebo trimre, ktoré jeden vývod odporovej dráhy buď vôbec nemajú (dvojvývodové), alebo tretí vývod je prepojený s bežcom.
• rezistory s viac ako dvoma vývodmi
  • s pevnými odbočkami
  • potenciometre a trimre
    • otočné
    • lineárne

Z hľadiska technológie výroby sa rozdeľujú na:

• vrstvové
• drôtové 

REZISTORY S DVOMA VÝVODMI

A)  PEVNÉ VRSTVOVÉ REZISTORY

Pevné vrstvové rezistory sa skladajú z keramického nosného telieska obyčajne tvaru valca. Na jeho povrchu je nanesená odporová vrstva. Podľa druhu materiálu odporovej vrstvy poznáme dva základné druhy vrstvových rezistorov: uhlíkové (odporový materiál je uhlík s vhodným plnivom) a metalizované (odporová vrstva je vytvorená z oxidov kovov alebo zliatín). 

Rezistory s odporom väčším ako asi 4kΩ  majú dĺžku odporovej vrstvy zväčšenú vybrúsením drážky tvaru skrutkovice.  Jej dĺžka dovoľuje pri výrobe nastaviť vyžadovaný odpor rezistora.

Vývody rezistora tvoria pocínované drôty, ktoré sú v pozdĺžnom smere privarené na kovové čiapočky, nalisované na konce keramického telieska. Rezistory konštruované pre veľké výkony majú vývody v tvare priečne uložených spôn, vyrobených z kovového pocínovaného pásika.

Povrch rezistorov sa chráni špeciálnymi lakmi alebo smaltami, prípadne zalisovaním do plastu.

B) PEVNÉ DRÔTOVÉ REZISTORY

Drôtové rezistory sa vyrábajú navinutím odporového drôtu na nosné teliesko tvaru valca alebo rúrky. Konce odporového drôtu sú privarené na vývody, ktoré majú podobnú konštrukciu ako vývody vrstvových rezistorov.

Povrch drôtových rezistorov sa chráni vrstvou špeciálneho tmelu alebo smaltu, ktorý odoláva teplotám až niekoľko sto stupňov Celzia. Niektoré typy drôtových rezistorov pracujú pri teplotách povrchu až okolo 350°C. Chladenie rezistorov sálaním je pri týchto teplotách veľmi účinné, takže ich rozmery môžu byť omnoho menšie ako rozmery vrstvových rezistorov konštruovaných pre rovnaké zaťaženia.

Všetky bežné drôtové rezistory majú pomerne veľkú indukčnosť. Preto sú vhodné len na použitie v obvodoch s jednosmerným prúdom alebo striedavým prúdom s veľmi nízkou frekvenciou (napríklad sieťovou frekvenciou 50 Hz).

REZISTORY S VIAC AKO DVOMA VÝVODMI

Rezistory s viac ako dvoma vývodmi pracujú ako napäťové deliče.

Môžeme ich rozdeliť na dve skupiny:

1. deliče s pevným, prípadne nastaviteľným deliacim pomerom (rezistory s odbočkou) - a

2. deliče s plynulo meniteľným deliacim pomerom(potenciometre a odporové trimre) - b,c

Deliaci pomer A môžeme v obidvoch prípadoch určiť podľa rovnakého vzťahu: \(A = {u_2\over u_1}={r\over R}\)

Niektoré typy drôtových rezistorov sa vyrábajú s odbočkami. Vývod odbočky, vytvorený z kovového pásika, obopína teliesko rezistora a dotýka sa svojím kontaktom odporového vinutia v mieste, ktoré nie je pokryté ochrannou vrstvou tmelu(úzka drážka telieska). Tieto rezistory sú konštruované na viacnásobné presúvanie polohy odbočky.

A) POTENCIOMETRE

Potenciometre sú zložené z odporovej dráhy a bežca. Bežec, ktorý tvorí odbočku, možno plynulo posúvať pozdĺž odporovej dráhy. Posúvanie bežca otočných potenciometrov sa robí otáčaním osky, s ktorou je spojený bežec. Zmena polohy bežca posuvných potenciometrov nastane posúvaním unášača (páčka z plastu, s ktorou je spojený bežec) pozdĺž odporovej dráhy v priamom smere. Tvar odporovej dráhy je prispôsobený tomuto spôsobu posúvania bežca.

Vyžaduje sa plynulosť priebehu odporovej dráhy, stabilita odporu, minimálny šelest pri regulácii, malý šum, dlhá životnosť a nízka cena.

B) VRSTVOVÉ POTENCIOMETRE

V súčasnosti existuje viac materiálov, z ktorých sa vyrába odporová vrstva. Najčastejšie používané a najlacnejšie potenciometre majú odporovú dráhu vyhotovenú zo špeciálneho laku plneného sadzami. Dráha má malú odolnosť a životnosť potenciometra je krátka. Kvalitnejšie sú potenciometre, ktoré majú odporovú dráhu vyhotovenú z tvrdého uhlíka alebo cermetu. (Cermet je názov vytvorený zo začiatočných slabík slov ceramic-metal. Je to špeciálne sklo, v ktorom je rozptýlený prášok drahých kovov.) Tieto potenciometre majú veľkú stabilitu odporu, dlhú životnosť a malý šum.

Otočné potenciometre sa vyrábajú ako jednoduché (majú len jeden systém), dvojité (majú dva systémy v spojených puzdrách, regulované samostatne súosovo uloženými hriadeľmi) a tandemové (majú dva systémy v spojených puzdrách, ovládané súbežne jedným hriadeľom). V tomto prípade kladieme dôraz na presnosť súbehu.

Niektoré druhy potenciometrov majú vyvedenú jednu, prípadne niekoľko odbočiek.

Podľa závislosti deliaceho pomeru A od uhla otočenia hriadeľa α otočných potenciometrov alebo od polohy bežca posuvných potenciometrov rozoznávame potenciometre s rôznymi priebehmi odporovej dráhy.

Najdôležitejší je potenciometer s lineárnym priebehom (lineárny, označuje sa písmenom N) a logaritmickým priebehom (logaritmický, označuje sa písmenom G). Pri logaritmickom potenciometri je závislosť deliaceho pomeru od polohy bežca exponenciálna. Vhodný je na reguláciu veličín, ktorých závislosť od napätia je logaritmická (napr. hlasitosť). Zmena hodnôt týchto veličín je potom priamo úmerná uhlu otočenia hriadeľa alebo polohe bežca. Z ostatných, menej často používaných druhov spomeniem ešte potenciometer s exponenciálnym priebehom odporovej dráhy (exponenciálny,E).

C) ODPOROVÉ TRIMRE

Odporové (potenciometrové) trimre sa vyrábajú len otočné. Od potenciometrov sa líšia tým, že nie sú vyhotovené na viacnásobné presúvanie polohy bežca. Odporovú dráhu tvorí vrstva odporového materiálu rovnakého zloženia ako pri vrstvových potenciometroch. Táto vrstva je nanesená na základnej platničke z tvrdého papiera alebo keramiky. Vývody sú prispôsobené na montáž do plošných spojov.

Odporové trimre sa vyrábajú pre menovité zaťaženie 0,2W uhlíkové, 0,5W keramické a 1W cermetové v rade E6 od 220Ω do 4,7MΩ.

Prevádzkové zaťaženie udáva výrobca v katalógu grafom. Priebeh regulácie v závislosti od uhla otočenia je vždy lineárny. Precízne nastavenie hodnoty odporu umožňujú viacotáčkové trimre.

D) DRÔTOVÉ POTENCIOMETRE

Pre slaboprúdovú elektrotechniku sa vyrábajú otočné drôtové potenciometre. Ich odporová dráha je navinutá na izolačnej platničke tvaru podkovy. Vyrábajú sa s lineárnym priebehom. Menovité zaťaženia sú 0,5 - 2 - 3 - 5W. Prevádzkové zaťaženie sa pre jednotlivé typy vyjadruje opäť graficky. Menovité odpory potenciometrov sú podľa radov E6 a E12 od 22Ω do 10kΩ podľa typu.

CHARAKTERISTICKÉ VLASTNOSTI REZISTOROV

A) MENOVITÝ ODPOR REZISTORA

Menovitý odpor rezistora je výrobcom predpokladaný odpor súčiatky v ohmoch. Menovité odpory rezistorov určuje STN 35 8010 v súhlase s medzinárodne normalizovanými radmi odporov súčiastok pre elektrotechniku. Najviac sa používajú rady E6, E12 a E24.

Bežne používané symboly:

• R symbol základnej jednotky odporu Ohm (Ω)
• K kilo (10³)
• M mega (10⁶)
• G giga (10⁹)
• T tera (10¹²)

B) TOLERANCIA MENOVITÉHO ODPORU REZISTORA

Podľa tolerancie menovitého odporu sú rezistory zaradené do skupín, ktoré sa označujú písmenami podľa STN EN 60 062(35 8014) alebo farebným kódom. Súmerná dovolená tolerancia ±0,1 % sa značí písmenom B. Iné príklady: ±0,25 % – C, ±5 % – J, ±20 % – M atď. Teda bude platiť: 2 Ω ±5 % = 2R0J, 3,3 MΩ ±2 % = 3M3G. Väčšina rezistorv sa vyrába s toleranciou odporu ±20 %, ±10 % a ±5 %. Druhy rezistorov vyrábaných v užších toleranciách treba zistiť v katalógu.

Tolerancia odporu rezistorov vyrábaných v rade E6 je ±20 %, v rade E12 ±10 %. V rade E24 je tolerancia obyčajne ±5 %. Niektoré typy rezistorov s odpormi danými hodnotami z radu E24 sa dodávajú aj s užšími toleranciami (±2 %, ±1 %).

C) MENOVITÉ ZAŤAŽENIE REZISTOROV

Menovité zaťaženie je výkon, ktorý sa môže pri určitých podmienkach daných normou premeniť v rezistore na teplo, pričom teplota jeho povrchu nesmie prekročiť dovolenú veľkosť. Konkrétne teploty závisia od konštrukčného vyhotovenia rezistorov.

D) PREVÁDZKOVÉ ZAŤAŽENIE REZISTOROV

Najväčšie dovolené prevádzkové zaťaženie rezistora je určené najvyššou teplotou povrchu súčiastky, pri ktorej ešte nenastávajú zmeny jej odporu ani podstatné skracovanie jej životnosti. Závisí od teploty prostredia, v ktorom rezistor pracuje a od spôsobu odvádzania tepla z telieska. Veľkosť dovoleného prevádzkového zaťaženia pri  vyšších teplotách sa vyjadruje v katalógu grafom.

E) NAJVÄČŠIE DOVOLENÉ NAPÄTIE

Pre jednotlivé vyhotovenie rezistorov udáva výrobca najväčšie dovolené napätie merané medzi jeho vývodmi. Pri prekročení tohto napätia sa môže súčiastka napäťovo poškodiť. Pre miniatúrne vrstvové rezistory je najväčšie dovolené napätie 100V , pre metalizované rezistory 0,25W je toto napätie 250V, pre metalizované rezistory 0,5W je toto napätie 350V atď. Pre drôtové rezistory je dovolené napätie podľa typu 500 až 1 500V.

Toto dovolené napätie značne obmedzuje prevádzkové zaťaženie rezistorov s veľkými odpormi. Napríklad 100V sa dosiahne na rezistore s odporom 1 MΩ už pri výkone 0,01W, čo je 10× menší výkon, ako je dovolené prevádzkové zaťaženie uvedeného typu rezistora.

F) TEPLOTNÝ SÚČINITEĽ ODPORU REZISTORA

Teplotný súčiniteľ odporu rezistora (v katalógu sa označuje T_k) dovoľuje určiť zmenu odporu rezistora zapríčinenú zmenou jeho teploty. Určuje najväčšiu pomernú zmenu odporu súčiastky zodpovedajúcu vzrastu teploty o 1 °C v rozsahu teplôt, pri ktorých je táto zmena vratná.

Uhlíkové rezistory majú súčiniteľ T_k záporný (−0,7 až −1).10⁻³K⁻¹. Zloženie odporovej vrstvy metalizovaných rezistorov sa zvolí tak, aby ich teplotný súčiniteľ bol podľa možností malý. V katalógu sú uvedené hodnoty rádovo (10^-4 až 10^-5) K^-1. Drôtové rezistory z manganínu majú T_k= 2.10^-5 K^-1.

G)  ŠUMOVÉ NAPÄTIE

Vplyvom nerovnomerného pohybu elektrónov vnútri materiálu súčiastky, vznikajú medzi vývodmi malé, časovo nepravidelné zmeny potenciálu. Keby sa tieto zmeny zosilnili a priviedli ako signál do reproduktora, bolo by počuť charakteristický zvuk, ktorý nazývame šum elektrického obvodu. Príčinou šumu je šumové napätie, ktoré má 2 hlavné zložky: tepelné šumové napätie a povrchové šumové napätie.

Tepelné šumové napätie sa vypočíta zo vzťahu:  \(U^2_{šT} = {4k{\displaystyle \Theta }B_šR }\)

kde k  je Boltzmannova konštanta (k= 1,38×10^-23 J.K^-1),

       Θ - absolútna teplota rezistora s odporom R,

       B - šírka frekvenčného pásma, v ktorom bude rezistor pracovať (šumová šírka pásma).

Povrchové šumové napätie závisí od veľkosti jednosmerného napätia U pripojeného na rezistor. Vyjadruje sa v μV na 1 V pripojeného napätia. Jeho efektívna hodnota UšP1V je pre metalizované rezistory 0,05 až 1 μV.V^-1. Pre uhlíkové rezistory sa efektívna hodnota U_šP1v vypočíta zo vzťahu:

\(U_{šP1V} = 1+log {R\over 1000}\)       (µV.V^-1;Ω) pre rezistory typu I

\(U_{šP1V} = 5+log {R\over 1000}\)       (µV.V^-1;Ω) pre rezistory typu II

(Označenie typu I alebo II sa  pre jednotlivé vyhotovenia rezistorov uvádza v katalógu. Typ I má zaručenú väčšiu stálosť odporu ako typ II).

Celkové šumové napätie rezistora možno vypočítať podľa vzťahu: \(U_{šc}^2=U_{šT}^2+U_{šP}^2\)

kde \(U_{šP}=U_{šP1V}U\)        (µV;µV.V^-1,V)

Pretože na vznik šumového napätia treba, aby časovo nerovnomerný prechod elektrónov časťou obvodu vyvolal medzi dvoma bodmi obvodu zodpovedajúce rozdiely potenciálov, vzniká šumové napätie na všetkých reálnych odporoch.

Šumové napätie vzniká aj na spojovacích vodičoch, na aktívnych súčiastkach a pod. Induktívna a kapacitná reaktancia nie sú príčinou vzniku šumového napätia.

Šumové napätie sa privádza k užitočnému signálu, ktorý prechádza obvodom. Ak je užitočný signál slabý, ťažko ho možno oddeliť od šumového napätia. Preto je veľkosť šumového napätia činiteľom, ktorý obmedzuje dosiahnuteľnú citlivosť elektronických zariadení.

Zdroj textu: ELEKTRONIKA, Jan Maťátko, ISBN 978-80-89223-23-7

Zdroj obrázkov: internet

NESPOMENUL SOM JEDINE DVE VECI, AKÉ? TO ZISTÍŠ PRI RIEŠENÍ ÚLOHY, KTORÁ ŤA DOVEDIE K VYTÚŽENÉMU CIEĽU. TAK HOR SA DO TOHO!

EŠTE ŤA CHCEM POPROSIŤ O NASLEDOVNÉ:

- keška sa nachádza v časti košického lesa, ktorá je známa bike trailmi, je tu zvýšený počet bikerov a tak daj pozor aby nedošlo k nepríjemnému stretu

- pri hľadaní sa snaž byť nenápadný, aby nám keška vydržala čo najdlhšie

- SWG meň kus za kus, nech tam sú vždy minimálne 4 kusy

- kešku skry lepšie ako si ju našiel

LOVU ZDAR!