Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о том, как сделать простую резистивную USB нагрузку для длительного тестирования емкости повербанков (ПБ), анализа качества кабелей и сетевых адаптеров.
Это одна из нескольких возможных статей о самостоятельном изготовлении резистивной нагрузки (на балластных резисторах), при удачном раскладе возможно руки дойдут и до электронной нагрузки, с регулировкой и стабилизацией тока.
Данная нагрузка служит уже достаточно давно и постоянно мелькает в моих обзорах, поэтому если заинтересовало, прошу под кат. В последнее время, такая самоделка уже не очень актуальна, т.к. появились бюджетные электронные нагрузки, поэтому имеет смысл доплатить и купить готовую.
Я же покупал еще по старому курсу, да и электронных нагрузок особо не было. Поэтому, если нужна именно резистивная, то приступим…
Возможные пути приобретения/изготовления резистивной нагрузки:
1) купить готовую плату-нагрузку с резисторами: 
Плюсы: + готовое работающее устройство (минимум телодвижений) + не нужны штекеры и провода (минимум потерь) + переключатель на 1А/2А (индикация) + небольшие размеры + небольшая стоимость Минусы: — очень сильно нагревается (около 180°С при токе 1А и около 230°С при токе 2А) и начинает жутко вонять (судя по отзывам, сам такой не имею) — не имеет корпуса, токоведущие/нагревающиеся части открыты (можно обжечься/прожечь что-нибудь, закоротить) — сложно прикрепить радиатор Так как изготовление хорошего нагрузочного модуля отнимает силы и время, то можно воспользоваться данной приблудой, но оставлять без присмотра не стоит 2) найти в закромах мощные резисторы (советские ПЭВ, ППБ и подобные), рассеиваемая им мощность для продолжительной работы должна быть не менее 10 Вт
Плюсы: + меньший, но все равно достаточно высокий нагрев + не нужно покупать/средняя стоимость (наличие дома/покупка в магазе) + регулировка сопротивления, т.е. можно плавно изменять ток в широких пределах (только некоторые резюки, либо небольшая доработка) Минусы: — нужно припаивать штекер и провода — большие размеры — невозможность крепления радиатора (на большинстве) — нет переключателя (можно переделать, нужен второй резистор) — не имеет корпуса, токоведущие/нагревающиеся части также открыты (можно обжечься/прожечь что-нибудь) Я не имею таких резисторов в наличие, поэтому выбор за вами.
3) покупка резисторов 25-100 Вт в металлическом корпусе для отвода тепла и сборка своего модуля с кожухом
Плюсы: + средний нагрев (могут без опаски работать без доп. радиаторов) + средняя стоимость + возможность крепления дополнительного радиатора Минусы: — нужно припаивать штекер и провода — большие размеры — нет переключателя (можно переделать, нужен второй резистор) При этом они могут работать и без дополнительного охлаждения, но при этом неплохо греются, в пределах нормы, конечно. Я включал 25W резюки на полную разрядку моего ПБ — выдержали, но сильно грелись. Я рекомендую купить 100W резисторы, тогда дополнительный радиатор может совсем не пригодиться.
Итак, если решили собрать самодельный стенд из похожих резисторов, то приступим. Необходимые компоненты:
1) два резистора 25-100W по 4,7 Ом каждый. Как на зло, цены поднялись и многих номиналов уже не стало в продаже. Но наебайке есть 25W, 100W. Ищем по «Power resistor». 
2) выключатель, я покупал тут 
3) разборный USB штекер «папа», к примеру тут или тут 
4) небольшой кусок медного многожильного провода большого сечения, к примеру, акустический провод
5) небольшой алюминиевый радиатор (по желанию) 6) пластиковая коробка
Номиналы резисторов рассчитываются по знакомой всем формуле закона Ома — I=U/R или R=U/I, где R – сопротивление (Ом), I –ток (А) и U – напряжение (V). К примеру, нам нужен ток 2А, поэтому для нагрузки 5V адаптеров нам нужен резюк 2,5Ома, т.к. 5/2=2,5 Ом.
Для 1А рассчитываем аналогично — 5/1=5 Ом. Так как большинство адаптеров/БП снижают напряжение под нагрузкой, то необходимо делать поправку на это и считать в среднем от 4,8V. Тогда на ток 2А нужен будет резюк R= U/I=4,8V/2А=2,4Ома, а для 1А — R= U/I=4,8V/1А=4,8Ома.
Также нужно помнить, что соединительные провода, выключатель и USB штекер также имеют некоторое сопротивление. Напомню одну хитрость, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление складывается, а при параллельном – будет чуть меньше самого маленького резистора.
Общее сопротивление нескольких резисторов можно посчитать здесь.
Чтобы не искать подходящие номиналы и не мудрить со схемой, я рекомендую сделать по моему варианту, правда с другими номиналами – 2 резистора по 4,7 Ом и небольшой выключатель. Для 1А будет задействован один резистор, для 2А – два в параллель. При этом, если мощность резистора или сопротивление не подходят, можете группировать несколько по указанным выше формулам. В своем нагрузочном модуле я использовал 2 резистора: 5,1Ом и 6Ом, т.к. я их выиграл на аукционе наEbay’ки за копейки, на другие номиналы тогда аукционов не было. При соединении параллельно, я получаю 2,7Ома для тока в 2А (в действительности 1,75А), а для тока в 1А (0,95А)задействую 1 резюк на 5,1 Ом. Они чуток не подходят, идеальный вариант был бы при использовании двух резюков по 4,7Ома, но таких лотов на аукционе не было.
Непосредственная сборка:
До этого пользовался вот таким простеньким модулем, он годился даже для длительных нагрузок, хотя при длительной работе он сильно нагревался, но не вонял и не перегорал (доставать, правда, его не удобно, можно было обжечься). Как только приехал второй резюк на 6 Ом, начал собирать стенд.
Вот размеры типичных 25W резисторов в алюминиевом корпусе:
Обратная сторона неровная и покрыта лаком, к тому же проушины для крепления имеют заусенцы, поэтому резисторы могут неплотно прилегать к радиатору, я рекомендую пройтись нулевой наждачкой:
Сам радиатор я взял из старых запасов. Это распиленный пополам радиатор от бюджетных кулеров GlacialTech для процессоров на Socket A. В сервис центрах по ремонту компьютеров и бытовой техники за 50-100р вам отдадут целую пачку, на любой вкус и цвет. Можно использовать цельный радиатор, температура нагрева будет еще меньше. Мой нагрузочный стенд на 2А (точнее 1,75А) выше 70гр не нагревается. К тому же, к цельному радиатору можно приспособить небольшой вентилятор, тогда можно гонять модуль на высоких токах. При использовании 100Вт резисторов радиатор может вообще не понадобиться. Вот тот самый радиатор: Подошва у радиатора неровная, лучше отшлифовать. Можно оставить и так, теплообмен будет чуть похуже. Размеры моего радиатора: Вот что нам понадобится для изготовления модуля (наждачная бумага/шкурка на 1000/2000, стекло, в качестве идеально ровной поверхности, дрель, сверла, метчики для нарезки резьбы и машинное масло): Идеально полировать с пастой ГОИ не имеет особого смысла, хватит и 2000 наждачки. Затем сверлим отверстия и метчиком нарезаем резьбу (как это делать рассказывать не буду, см. в интернете). Если нет подходящего инструмента, то используйте термоклей/термоскотч/термопрокладки (ссылки внизу), сверлить ничего не придется. От себя добавлю, чтобы не сломать инструмент, капайте масло и через два полных оборота метчика, делайте пол оборота назад. Так вы 100% не сломаете метчик. По возможности пройдите чистовым метчиком (смотрите по количеству рисок на нем). Получается в итоге что-то вроде этого: В качестве кожуха я использовал защитный экран от старого холодильника. Можно использовать что угодно: от органики до любых пластиковых штуковин. Оргстекло небольшой толщины легко гнется при нагреве, я как-то гнул его над жалом мощного паяльника, только потом края придется немного подровнять. В общем, используем все, что есть под рукой. Перед окончательной сборкой пройдитесь по отверстиям сверлом большего диаметра, чтобы убрать заусенцы, иначе резюки плотно прилегать не будут (раззенковать): Далее намазываем тонкий слой термопасты на резисторы, можно просто выдавить каплю пасты, при затяжке она сама расползется. Я использовал российскую «народную» термопасту КПТ-8 (покупается в магазинах электрики): У нее средняя эффективность, со временем она подсыхает, но зато стоит копейки и продается в любых магазинах радиоэлектроники, для нашего модуля сгодится. Прикручиваем винты и загибаем вывода резисторов (можно до крепежа): Как видите, излишки термопасты вылезли наружу, они мешать не будут: Берем штекер USB «папа», желательно с позолоченными контактами (см. предыдущие пункты) и акустический провод с медными (не омедненными!) жилами толстого сечения. Для защиты от термического и механического воздействия я натянул термоусадку. Так как провод толстый, ножиком раздраконьте выходное отверстие: Берем выключатель, он будет вкл/выкл режим «2А». Подойдет любой силовой. Я использовал простенький KCD11, рассчитанный на 220V и 3А. В качестве окантовки использовал старый кабель-канал, немного срезав края. В одном из них вырезаем окошко под выключатель. Затем припаиваем выключатель к выводам резисторов: Сам провод припаиваем к резистору, который будет работать на 1А «по умолчанию». В моем случае это резистор 5,1 Ома. Если вы используете два одинаковых резюка по 4,7Ом, то припаиваем к любому: Одна сторона выводов будет соединена через выключатель, т.е. в положении «выкл» ток – 1А, в положении «вкл» — 2А, т.к. включается второй резюк в параллель. Получается вот такая простая схема: Далее прикручиваем кожух: Ставим верхнюю планку из того же кабель-канала или чего-нибудь похожего на место проема. Получается довольно неплохо: Ну и подклеиваем режимы работы, бумага и скотч в помощь: В итоге при хорошем адаптере имеем следующее (0,95А и 1,75А): Температура радиатора при токе 2А (1,75А) ни разу не поднималась выше 70°С, при 0,95А в районе 60°С: Итого: устройство работает, сильно не нагревается, не воняет, свои функции выполняет на 100%. Да, с номиналами чуток не повезло, но ничего страшного. Все мои обзоры ПБ протестированы именно с этой нагрузкой, при желании можно расширить диапазон токов, к примеру, на 0,5А/1А/1,5А/2А/2,5А…
Кисулька:
Мощность при параллельном соединении формула
О том, как соединять конденсаторы и рассчитывать их общую ёмкость уже рассказывалось на страницах сайта. А как соединять резисторы и посчитать их общее сопротивление? Именно об этом и будет рассказано в этой статье.
Резисторы есть в любой электронной схеме, причём их номинальное сопротивление может отличаться не в 2 – 3 раза, а в десятки и сотни раз. Так в схеме можно найти резистор на 1 Ом, и тут же неподалёку на 1000 Ом (1 кОм)!
Поэтому при сборке схемы либо ремонте электронного прибора может потребоваться резистор с определённым номинальным сопротивлением, а под рукой такого нет. В результате быстро найти подходящий резистор с нужным номиналом не всегда удаётся. Это обстоятельство тормозит процесс сборки схемы или ремонта. Выходом из такой ситуации может быть применение составного резистора.
Для того чтобы собрать составной резистор нужно соединить несколько резисторов параллельно или последовательно и тем самым получить нужное нам номинальное сопротивление. На практике это пригождается постоянно.
Знания о правильном соединении резисторов и расчёте их общего сопротивления выручают и ремонтников, восстанавливающих неисправную электронику, и радиолюбителей, занятых сборкой своего электронного устройства.
Последовательное соединение резисторов
В жизни последовательное соединение резисторов имеет вид:
Принципиальная схема последовательного соединения выглядит так:
На схеме видно, что мы заменяем один резистор на несколько, общее сопротивление которых равно тому, который нам необходим.
Подсчитать общее сопротивление при последовательном соединении очень просто. Нужно сложить все номинальные сопротивления резисторов входящих в эту цепь. Взгляните на формулу.
- Общее номинальное сопротивление составного резистора обозначено как Rобщ.
- Номинальные сопротивления резисторов включённых в цепь обозначаются как R1, R2, R3,…RN.
- Применяя последовательное соединение, стоит помнить одно простое правило:
Из всех резисторов, соединённых последовательно главную роль играет тот, у которого самое большое сопротивление. Именно он в значительной степени влияет на общее сопротивление.
Так, например, если мы соединяем три резистора, номинал которых равен 1, 10 и 100 Ом, то в результате мы получим составной на 111 Ом.
Если убрать резистор на 100 Ом, то общее сопротивление цепочки резко уменьшиться до 11 Ом! А если убрать, к примеру, резистор на 10 Ом, то сопротивление будет уже 101 Ом.
Как видим, резисторы с малыми сопротивлениями в последовательной цепи практически не влияют на общее сопротивление.
Параллельное соединение резисторов
Можно соединять резисторы и параллельно:
Принципиальная схема параллельного соединения выглядит следующим образом:
Для того чтобы подсчитать общее сопротивление нескольких параллельно соединённых резисторов понадобиться знание формулы. Выглядит она вот так:
Эту формулу можно существенно упростить, если применять только два резистора. В таком случае формула примет вид:
Есть несколько простых правил, позволяющих без предварительного расчёта узнать, каково должно быть сопротивление двух резисторов, чтобы при их параллельном соединении получить то, которое требуется.
Если параллельно соединены два резистора с одинаковым сопротивлением, то общее сопротивление этих резисторов будет ровно в два раза меньше, чем сопротивление каждого из резисторов, входящих в эту цепочку.
Акб обратная полярность что это
Это правило исходит из простой формулы для расчёта общего сопротивления параллельной цепи, состоящей из резисторов одного номинала. Она очень проста. Нужно разделить номинальное сопротивление одного из резисторов на общее их количество:
Здесь R1 – номинальное сопротивление резистора. N – количество резисторов с одинаковым номинальным сопротивлением.
Ознакомившись с приведёнными формулами, вы скажите, что все они справедливы для расчёта ёмкости параллельно и последовательно соединённых конденсаторов. Да, только в отношении конденсаторов всё действует с точностью до «наоборот”. Узнать подробнее о соединении конденсаторов можно здесь.
Проверим справедливость показанных здесь формул на простом эксперименте.
Возьмём два резистора МЛТ-2 на 3 и 47 Ом и соединим их последовательно. Затем измерим общее сопротивление получившейся цепи цифровым мультиметром. Как видим оно равно сумме сопротивлений резисторов, входящих в эту цепочку.
- Теперь соединим наши резисторы параллельно и замерим их общее сопротивление.
- Измерение сопротивления при параллельном соединении
- Как видим, результирующее сопротивление (2,9 Ом) меньше самого меньшего (3 Ом), входящего в цепочку. Отсюда вытекает ещё одно известное правило, которое можно применять на практике:
- При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет меньше наименьшего сопротивления, входящего в эту цепь.
Что ещё нужно учитывать при соединении резисторов?
Во-первых, обязательно учитывается их номинальная мощность. Например, нам нужно подобрать замену резистору на 100 Ом и мощностью 1 Вт. Возьмём два резистора по 50 Ом каждый и соединим их последовательно. На какую мощность рассеяния должны быть рассчитаны эти два резистора?
Поскольку через последовательно соединённые резисторы течёт один и тот же постоянный ток (допустим 0,1 А), а сопротивление каждого из них равно 50 Ом, тогда мощность рассеивания каждого из них должна быть не менее 0,5 Вт. В результате на каждом из них выделится по 0,5 Вт мощности. В сумме это и будет тот самый 1 Вт.
Данный пример достаточно грубоват. Поэтому, если есть сомнения, стоит брать резисторы с запасом по мощности.
Подробнее о мощности рассеивания резистора читайте тут.
Во-вторых, при соединении стоит использовать однотипные резисторы, например, серии МЛТ. Конечно, нет ничего плохого в том, чтобы брать разные. Это лишь рекомендация.
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.
Температура плавления клея для клеевого пистолета
- На фотографии можно увидеть параллельное подключение резисторов.
- Общее номинальное сопротивление необходимо рассчитывать по следующей схеме:
- — R(общ) – общее сопротивление;
- — 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) – 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:
- 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.
Параллельное соединение резисторов — одно из двух видов электрических соединений, когда оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов. Зачастую резисторы соединяют последовательно или параллельно для того, чтобы создать более сложные электронные схемы.
Схема параллельного соединения резисторов показан на рисунке ниже. При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению:
Формула параллельного соединения резисторов
- Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:
- Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно закону Ома, можно найти по формуле:
Параллельное соединение резисторов — расчет
Пример №1
При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.
Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:
Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом. Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:
Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.
Пример расчета №2
Найти общее сопротивление R из трех параллельно соединенных резисторов:
Как открутить болт с фиксатором резьбы
- Общее сопротивление R рассчитывается по формуле:
- Этот метод расчета может быть использованы для расчета любого количества отдельных сопротивлений соединенных параллельно.
Один важный момент, который необходимо запомнить при расчете параллельно соединенных резисторов – это то, что общее сопротивление всегда будет меньше, чем значение наименьшего сопротивления в этой комбинации.
Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов
Более сложные соединения резисторов могут быть рассчитаны путем систематической группировки резисторов. На рисунке ниже необходимо посчитать общее сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов:
Для простоты расчета, сначала сгруппируем резисторы по параллельному и последовательному типу соединения.
Резисторы R2 и R3 соединены последовательно (группа 2). Они в свою очередь соединены параллельно с резистором R1 (группа 1).
Обозначение мощности резистора на схеме, как её увеличить, что делать, если нет подходящего по мощности резистора
Обозначение мощности резистора на схеме, как её увеличить, что делать, если нет подходящего по мощности резистора
Резистор — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.
В схемах радиоэлектронной аппаратуры одним из наиболее часто встречающихся элементов является резистор, 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:
1. Паразитная индуктивность.
2. Паразитная ёмкость.
Оба параметра зависят от типа и конструктивных особенностей резистора. Индуктивность имеет в любом проводнике, вопрос в её величины. Типовые величины паразитных индуктивностей и емкостей приводить бессмысленно. Паразитные составляющие следует учитывать при проектировании и ремонте высокочастотных приборах.
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.
- Мощность резистора
- 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:
- I=U/R
- 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:
- I=U/R
- 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 работе ТЭНов. 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. 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:
P=U*I
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:
- P=(U^2)/R
- Для определения мощности через ток, протекающий через резистор:
- P=(I^2)/R
- 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:
- I=12/1=12А
- 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.
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.
Ранее ЭлектроВести писали, что JinkoSolar объявила, что она установила новый рекорд эффективности для монокристаллических PERC-панелей, который составил 24,38%.
Компания также разработала модуль мощностью 469,3 Вт.
Кроме того, китайский производитель фотоэлектрических элементов поравнялся с фирмой Trina Solar, которая на прошлой неделе заявила о рекордном 24,58% показателе КПД монокристаллических панелей n-типа.
Резистор
Радиоэлектроника для начинающих
Резистор служит для ограничения тока в электрической цепи, создания падений напряжения на отдельных её участках и пр. Применений очень много, всех и не перечесть.
Другое название резистора – сопротивление. По сути, это просто игра слов, так как в переводе с английского resistance – это сопротивление (электрическому току).
Когда речь заходит об электронике, то порой можно встретить фразы типа: «Замени сопротивление», «Два сопротивления сгорели». В зависимости от контекста под сопротивлением может подразумеваться именно электронная деталь.
На схемах резистор обозначается прямоугольником с двумя выводами. На зарубежных схемах его изображают чуть-чуть иначе. «Тело» резистора обозначают ломаной линией – своеобразная стилизация под первые образцы резисторов, конструкция которых представляла собой катушку, намотанную высокоомным проводом на изоляционном каркасе.
Рядом с условным обозначением указывается тип элемента (R) и его порядковый номер в схеме (R1). Здесь же указано его номинальное сопротивление. Если указана только цифра или число, то это сопротивление в Омах.
Иногда, рядом с числом пишут Ω – так, греческой заглавной буквой «Омега» обозначают омы. Ну, а, если так, – 10к, то этот резистор имеет сопротивление 10 килоОм (10 кОм – 10 000 Ом).
Про множители и приставки «кило», «мега» можете почитать здесь.
Не стоит забывать о переменных и подстроечных резисторах, которые всё реже, но ещё встречаются в современной электронике. Об их устройстве и параметрах я уже рассказывал на страницах сайта.
Основные параметры резисторов
- Номинальное сопротивление.
Это заводское значение сопротивления конкретного прибора, измеряется это значение в Омах (производные килоОм – 1000 Ом, мегаОм – 1000000 Ом). Диапазон сопротивлений простирается от долей Ома (0,01 – 0,1 Ом) до сотен и тысяч килоОм (100 кОм – 1МОм). Для каждой электронной цепи необходимы свои наборы номиналов сопротивлений. Поэтому разброс значений номинальных сопротивлений столь велик. - Рассеиваемая мощность.
Более подробно о мощности резистора я уже писал здесь.
При прохождении электрического тока через резистор происходит его нагрев. Если пропускать через него ток, превышающий заданное значение, то токопроводящее покрытие разогреется настолько, что резистор сгорает. Поэтому существует разделение резисторов по рассеиваемой мощности.
На графическом обозначении резистора внутри прямоугольника мощность обозначается наклонной, вертикальной или горизонтальной чертой. На рисунке обозначено соответствие графического обозначения и мощности указанного на схеме резистора.
К примеру, если через резистор потечёт ток 0,1А (100 mA), а его номинальное сопротивление 100 Ом, то необходим резистор мощностью не менее 1 Вт. Если вместо этого применить резистор на 0,5 Вт, то он вскоре выйдет из строя. Мощные резисторы применяются в сильноточных цепях, например, в блоках питания или сварочных инверторах.
Если необходим резистор мощностью более 2 Вт (5 Вт и более), то внутри прямоугольника на условном графическом обозначении пишется римская цифра. Например, V – 5 Вт, Х – 10 Вт, XII – 12 Вт. - Допуск.
При изготовлении резисторов не удаётся добиться абсолютной точности номинального сопротивления. Если на резисторе указано 10 Ом, то его реальное сопротивление будет в районе 10 Ом, но никак не ровно 10. Оно может быть и 9,88 и 10,5 Ом. Чтобы как-то обозначить пределы погрешности в номинальном сопротивлении резисторов, их делят на группы и присваивают им допуск. Допуск задаётся в процентах. Если вы купили резистор на 100 Ом c допуском ±10%, то его реальное сопротивление может быть от 90 Ом до 110 Ом. Узнать точное сопротивление этого резистора можно лишь с помощью омметра или мультиметра, проведя соответствующее измерение. Но одно известно точно. Сопротивление этого резистора не будет меньше 90 или больше 110 Ом.
Строгая точность номиналов сопротивлений в обычной аппаратуре важна не всегда. Так, например, в бытовой электронике допускается замена резисторов с допуском ±20% от того номинала, что требуется в схеме. Это выручает в тех случаях, когда необходимо заменить неисправный резистор (например, на 10 Ом). Если нет подходящего элемента с нужным номиналом, то можно поставить резистор с номинальным сопротивлением от 8 Ом (10-2 Ом) до 12 Ом (10+2 Ом). Считается так (10 Ом/100%) * 20% = 2 Ом. Допуск составляет -2 Ом в сторону уменьшения, +2 Ом в сторону увеличения.
Для тех, кто ещё не знает, существует ещё одна возможность подобрать необходимое сопротивление – его можно составить, соединив вместе несколько резисторов разных номиналов. Об этом читайте в статье про соединение резисторов.
Существует аппаратура, где такой трюк не пройдёт – это прецизионная аппаратура. К ней относится медицинское оборудование, измерительные приборы, электронные узлы высокоточных систем, например, военных. В ответственной электронике используются высокоточные резисторы, допуск их составляет десятые и сотые доли процента (0,1-0,01%). Иногда такие резисторы можно встретить и в бытовой электронике.
Стоит отметить, что в настоящее время в продаже можно встретить резисторы с допуском не более 10% (обычно 1%, 5% и реже 10%). Высокоточные резисторы имеют допуск в 0,25…0,05%. - Температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
Под влиянием внешней температуры или собственного нагрева из-за протекающего тока, сопротивление резистора меняется. Иногда в тех пределах, которые нежелательны для работы схемы. Чтобы оценить изменение сопротивления из-за воздействия температуры, то есть термостабильность резистора, используется такой параметр, как ТКС (Температурный Коэффициент Сопротивления). За рубежом принято сокращение T.C.R.
В маркировке резистора величина ТКС, как правило, не указывается. Для нас же необходимо знать, что чем меньше ТКС, тем лучше резистор, так как он обладает лучшей термостабильностью. Более подробно о таком параметре, как ТКС, я рассказывал тут.
Первые три параметра основные, их надо знать!
Перечислим их ещё раз:
- Номинальное сопротивление (маркируется как 100 Ом, 10кОм, 1МОм…)
- Рассеиваемая мощность (измеряется в Ваттах: 1 Вт, 0,5 Вт, 5 Вт…)
- Допуск (выражается в процентах: 5%, 10%, 0,1%, 20%).
Так же стоит отметить конструктивное исполнение резисторов.
Сейчас можно встретить как микроминиатюрные резисторы для поверхностного монтажа (SMD-резисторы), которые не имеют выводов, так и мощные, в керамических корпусах.
Существуют и невозгораемые, разрывные и прочее. Перечислять можно очень долго, но основные параметры у них одинаковые: номинальное сопротивление, рассеиваемая мощность и допуск.
В настоящее время номинальное сопротивление резисторов и их допуск маркируют цветными полосами на корпусе самого элемента.
Как правило, такая маркировка применяется для маломощных резисторов, которые имеют небольшие габариты и мощность менее 2…3 ватт.
Каждая фирма-изготовитель устанавливает свою систему маркировки, что вносит некоторую путаницу. Но в основном присутствует одна устоявшаяся система маркировки.
Новичкам в электронике хотелось бы рассказать и о том, что кроме резисторов, цветовыми полосами маркируют и миниатюрные конденсаторы в цилиндрических корпусах. Иногда это вызывает путаницу, так как такие конденсаторы ложно принимают за резисторы.
Таблица цветового кодирования
Рассчитывается сопротивление по цветным полосам так. Например, три первых полосы – красные, последняя четвёртая золотистого цвета. Тогда сопротивление резистора 2,2 кОм = 2200 Ом.
Первые две цифры согласно красному цвету – 22, третья красная полоса, это множитель. Стало быть, по таблице множитель для красной полосы – 100. На множитель необходимо умножить число 22. Тогда, 22 * 100 = 2200 Ом.
Золотистая полоса соответствует допуску в 5%. Значит, реальное сопротивление может быть в пределе от 2090 Ом (2,09 кОм) до 2310 Ом (2,31 кОм).
Мощность рассеивания зависит от размеров и конструктивного исполнения корпуса.
На практике широкое распространение имеют резисторы с допуском 5 и 10%. Поэтому за допуск отвечают полосы золотого и серебристого цвета. Понятно, что в таком случае, первая полоса находится с противоположной стороны элемента. С неё и нужно начинать считывание номинала.
Но, как быть, если резистор имеет небольшой допуск, например 1 или 2% ? С какой стороны считывать номинал, если с обеих сторон присутствуют полосы красного и коричневого цветов?
Этот случай предусмотрели и первую полосу размещают ближе к одному из краёв резистора. Это можно заметить на рисунке таблицы. Полоски, обозначающие допуск расположены дальше от края элемента.
Конечно, бывают случаи, когда нет возможности считать цветовую маркировку резистора (забыли таблицу, стёрта/повреждена сама маркировка, некорректное нанесение полос и пр.).
В таком случае, узнать точное сопротивление резистора можно только, если измерить его сопротивление мультиметром или омметром. В таком случае вы будете 100% знать его реальную величину. Также при сборке электронных устройств рекомендуется проверять резисторы мультиметром для того, чтобы отсеить возможный брак.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Простой способ определить Vf светодиода, чтобы выбрать подходящий резистор
Вы неправильно понимаете, как работает светодиод, так как Vf — это не напряжение, которое вы кладете на светодиод, чтобы заставить его работать, а напряжение, которое появляется (падает) на светодиод, когда ток пропускается через него.
Если вы посмотрите на соответствующий лист данных, вы увидите Vf (min), Vf и Vf (max), заданные для определенного тока, и это означает, что, если вы подадите указанный ток через светодиод, вы можете ожидать Vf падать где-нибудь между Vf (мин) и Vf (макс.), причем Vf является типичным значением.
Итак, ответ на ваш вопрос:
- Источником питания является любой источник переменного напряжения, R обеспечивает балласт для светодиода, снижая его чувствительность к изменениям источника питания.
- Это не даст светодиоду испускать свой волшебный дым, если вы случайно запустите источник питания слишком далеко, и его значение [R] не критично, в разумных пределах.
- Например, если вы используете резистор 1000 Ом и пытаетесь протолкнуть 20 мА через светодиод, эти 20 мА также должны пройти через R, поэтому R будет падать:
- E = IR = 0,02 A × 1000 Ом = 20 вольт, E = IRзнак равно0.02A×1000Ωзнак равно20 вольт,
- и вам понадобится запас для светодиодов.
- «A» — это амперметр, используемый для измерения тока через светодиод, а «V» — вольтметр, используемый для измерения напряжения на светодиоде.
При использовании, то, что вам нужно сделать, это запустить источник питания с нуля вольт, а затем провернуть его до тех пор, пока амперметр не покажет 20 миллиампер, тогда напряжение, отображаемое на вольтметре, будет Vf для этого конкретного диода при данном конкретном токе и температуре окружающей среды. температура.
- Возвращаясь к вашему вопросу, способ определить, какое значение последовательного сопротивления является «правильным» для вашего светодиода, состоит в том, чтобы сначала определить его Vf при желаемом прямом токе (если), а затем использовать закон Ома для определения значения сопротивления, так:
- R = Vс — VеяеR = Вs-Веяе
- Если предположить, что Vs (напряжение питания) составляет 12 вольт, то Vf равно 2 вольтам, а If — 20 мА, мы получим
- R = 12 В- 2 В0,02 А= 500 ОмR = 12В-2В0.02Aзнак равно500 Ом
- Затем, чтобы определить мощность рассеиваемого резистора, мы можем написать:
- Pd = (Vs — Vf) × If = 10 В × 0,02 А = 0,2 Вт Pd = (Vs — Vf)×Если знак равно 10V×0.02Aзнак равно0,2 Вт
- 510 Ом — это самое близкое значение E24 (+/- 5%), которое будет сохраняться, если на консервативной стороне 20 мА, и резистор 1/4 Вт должен быть в порядке.
- Утиный суп, а? 😉