Upor: naprava, načelo delovanja, namen

Eden najpogosteje uporabljenih elementov v elektroniki je upor. Preprosto povedano, se imenuje "odpor". Z njegovo pomočjo lahko omejite tok ali ga merite, razdelite napetost, ustvarite povratne zanke. Nobeno vezje ne more brez uporov. V tem članku bomo govorili o tem, kaj je upor, kakšno je njegovo načelo delovanja in za kaj je ta element električnega tokokroga.

Opredelitev

Upor izvira iz angleškega "resistor" in iz latinskega "resisto", kar v ruščini zveni kot "upor". V literaturi v ruskem jeziku se poleg besede "upor" uporablja tudi beseda "upor". Iz imena je glavna naloga tega elementa jasna - upreti se električnemu toku.

Spada v skupino pasivnih elementov, saj se zaradi njegovega delovanja tok lahko le zmanjša, torej za razliko od aktivnih elementov pasivni sami po sebi ne morejo ojačati signala. Kateri od drugega Kirchhoffov zakon in Ohmov zakon pomeni, da ko tok teče čez upor, pade napetost, katere vrednost je enaka vrednosti tekočega toka, pomnožene z vrednostjo upora. Spodaj si lahko ogledate, kako je upor prikazan na diagramu:

Simbol na diagramu si je enostavno zapomniti - je pravokotnik, po GOST 2.728-74 njegove dimenzije so 4x10 mm. Obstajajo oznake za upore različne moči disipacije.

Pogledi

Upori so razvrščeni po številnih merilih. Če govorimo o diskretnih komponentah, potem so glede na način namestitve razdeljene na:

• Izhod. Uporablja se za montažo preko tiskanega vezja. Takšni elementi imajo terminale, ki se nahajajo radialno ali aksialno. V ljudstvu se sklepi imenujejo noge. Ta vrsta upora se je aktivno uporabljala v vseh starih napravah (pred 20 in več leti) - stari televizorji, sprejemniki na splošno povsod, zdaj pa se uporablja v preprostih napravah, pa tudi tam, kjer je uporaba komponent SMD iz nekega razloga težka, bodisi nemogoče.
• SMD. To so elementi, ki nimajo nog. Zatiči za povezavo so nameščeni na površini ohišja, rahlo štrleči nad njim. Namestijo se neposredno na površino tiskanega vezja. Prednost takšnih uporov je preprostost in nizki stroški montaže na avtomatiziranih linijah, prihranek prostora na tiskanem vezju.

Videz dveh vrst elementov si lahko ogledate na spodnji sliki:

Že vemo, kako izgleda ta komponenta, zdaj pa bi se morali naučiti razvrstitve po proizvodni tehnologiji. Izhodni upori so:

• Žično navito. Žica, navita na jedro, se uporablja kot uporovna komponenta; bifilarno navitje se uporablja za zmanjšanje parazitske induktivnosti. Žica je izbrana iz kovine z nizkim temperaturnim koeficientom upora in nizko upornostjo.
• Kovinska folija in kompozit. Kot lahko uganete, se folije iz kovinskih zlitin tukaj uporabljajo kot uporni element.

Ker je upor sestavljen iz uporovnega materiala, je slednji lahko žica ali film z visoko upornostjo. kaj je to? Materiali, kot so:

• manganin;
• konstantan;
• nikrom;
• nikelin;
• kovinski dielektriki;
• kovinski oksidi;
• ogljik in drugo.

SMD ali čip upori so tankoplastni in debeloplastni, uporablja se uporni material:

Material	Lastnosti, kjer se uporablja
nikelj-krom (nikrom, NiCr)	v tankoplastni, odporni na vlago
Ditantalov nitrid (Ta2N).	TCR je 25 ppm / 0С (-55... + 1250С);
Rutenijev dioksid (RuO2)	v debelem filmu
Svinčev rutenit (Pb2Ru2O6)	v debelem filmu
bizmutov rutenit (Bi2Ru2O7)	v debelem filmu
Rutenijevi dioksidi, dopirani z vanadijem (Ru0,8V0,2O2, Ru0,9V0,1O2, Ru0,67V0,33O2)	—
Svinčev oksid (PbO)	—
Bizmut iridij (Bi2Ir2O7)	—
Nikljeva zlitina	V tankoplastnih izdelkih z nizkim uporom (0,03... 10 Ohm).

Spodnja slika prikazuje, iz česa je sestavljen upor:

Po zasnovi se razlikujejo:

• Stalna. Imajo dva zaključka in upora ne morete spremeniti - je konstanten.
• spremenljivke. To so potenciometri in trim upori, katerih princip temelji na premikanju drsnega kontakta (drsnika) vzdolž uporovne plasti.
• Nelinearni. Odpornost komponent te vrste se spreminja pod vplivom temperature (termistorji), svetlobnega sevanja (fotoupori), napetosti (varistorji) in druge količine.

In tudi po namenu - splošni in posebni. Slednji so razdeljeni na:

• Visoka upornost (razpon upora desetine MΩ - TΩ enot, pri delovnih napetostih do 400V).
• Visokonapetostna (zasnovana za delovanje v tokokrogih z napetostmi do desetine kV).
• Visokofrekvenčna (značilnost visokofrekvenčnega delovanja je zahteva po nizki samoinduktivnosti in kapacitivnosti. Takšni izdelki lahko delujejo v vezjih s frekvenco signala več sto MHz).
• Natančnost in super natančnost (to so izdelki z visokim razredom natančnosti. Imajo toleranco za odstopanje od nominalne upornosti 0,001 - 1%, medtem ko je običajno odstopanje lahko 5% in 10% ali več).

Načelo delovanja

V električnem tokokrogu je nameščen upor, ki omeji tok, ki teče skozi vezje. Količina napetosti, ki bo padla nanjo, se izračuna preprosto - po Ohmovem zakonu:

U = IR

Padec napetosti je število voltov, ki se pojavijo na sponkah upora, ko tok teče skozi njega. V skladu s tem, če napetost na uporu pade in skozenj teče tok, to pomeni, da se določena moč sprosti v toploto na njem. V fiziki je dobro znana formula za iskanje moči:

P = uporabniški vmesnik

Ali pa je za pospešitev izračunov včasih priročno uporabiti formulo za moč skozi upor:

P = U²/R=I²R

Kako deluje upor? Vsak vodnik ima posebno notranjo strukturo. Ko teče električni tok, elektroni (nosilci naboja) trčijo v različne nehomogenosti v strukturi snovi in ​​izgubijo energijo, ki se nato sprosti v obliki toplote. Če vam je težko razumeti, lahko načelo delovanja upora s preprostimi besedami rečemo takole:

To je vrednost, ki kaže, kako težko električni tok teče skozi snov. Odvisno je od same snovi – njene upornosti.

Kjer je: p - upornost, l - dolžina prevodnika, S - površina preseka.

Glavne značilnosti

Če želite izbrati pravi upor, je pomembno vedeti, na katere lastnosti morate biti pozorni pri izbiri. Njegovi glavni parametri vključujejo:

1. Nazivni upor.
2. Največja disipacija moči.
3. Toleranca ali razred natančnosti. Odvisno je od tega, koliko se odstotek odpornosti delov tega razreda lahko razlikuje od deklariranega.

V večini primerov ti podatki zadostujejo. Začetniki pogosto pozabijo na dovoljeno moč upora in izgorejo. Izračunate lahko, koliko vatov je dodeljenih uporu s formulo, navedeno v prejšnjem razdelku članka. Kupite upore z rezervo moči 20-30%, več je bolje, manj ni potrebno!

Kje in za kaj se uporablja

Omenili smo že, da je upor zasnovan za omejevanje toka v vezju, zdaj si bomo ogledali več praktičnih primerov, kjer se upor uporablja v elektrotehniki.

Prvo področje uporabe je omejevanje toka, na primer za napajanje LED. Načelo delovanja in izračuna takšnega vezja je, da se odšteje napajalna napetost Nazivna delovna napetost LED, deljena z nazivnim (ali želenim) tokom Svetleča dioda. Kot rezultat dobite nominalni omejevalni upor.

R_oger= (U_prehrana-U_zahtevano) / JAZ_Nazivna

Drugi je napetostni delilnik. Tukaj se izhodna napetost izračuna po formuli:

U_ven= U_v(R2 / R1 + R2)

Prav tako je upor našel aplikacijo za nastavitev toka na tranzistorje. V bistvu isto omejevalno vezje, o katerem smo razpravljali zgoraj.

Na koncu priporočamo ogled uporabnega videoposnetka na temo članka:

Preučili smo, kaj so upori, njihov namen in načelo delovanja. To je pomemben element, s katerega lahko začnete študij elektrotehnike. Za izračun vezij z njim se uporablja Ohmov zakon in aktivna moč, v visokofrekvenčnih vezjih pa se upoštevajo tudi reaktivni parametri - parazitska kapacitivnost in induktivnost. Upamo, da so bile posredovane informacije koristne in zanimive za vas!

Povezani materiali:

• Kako je upor prevodnika odvisen od temperature?
• Označevanje uporov po moči in upornosti
• Kako spajkati radijske komponente iz plošč