پشتیبانی

انواع مقاومت و آموزش آن ها

۱۳۹۵/۱۱/۱۵ جمعه
(2)
(0)
انواع مقاومت و آموزش آن ها
انواع مقاومت و آموزش آن ها

مدل های مختلفی از مقاومت وجود دارند تا سازندگان وسایل الکترونیکی بتوانند از بین کوچکترین آن ها تا بزرگترینشان یکی را انتخاب کنند. وظیفه ی اصلی مقاومت در مدارات الکترونیکی یا الکتریکی، “مقاومت کردن” در برابر عبور الکترون (شارش جریان) یا تنظیم میزان عبور آن با استفاده از مواد رسانایی است که از آن تشکیل یافته است. مقاومت ها همچنین میتوانند به صورت های موازی و سری به همدیگر متصل شوند، و یک شبکه از مقاومت ها را تشکیل دهند تا نقش یک کاهنده ی ولتاژ ، مقسم ولتاژ و یا محدود کننده جریان را بازی کنند.

مقاومت هارا “دستگاه های غیر فعال” می نامند، زیرا نه منبع هستند و نه تقویت کننده و تنها عمل کاهش ولتاژ یا جریان را در عبور سیگنال از آنها انجام می دهند. این کاهش در انرژی الکتریکی، بصورت گرمای حاصله از مقاومت در برابر عبور الکترون ، خود را نشان می دهد.

مقاومت ها …

برای شارش جریان در مقاومت، نیاز به اختلاف پتانسیل در دو سر آن می باشد. اکثر انواع مقاومت ها، عملکرد خطی دارند که در اثر عبور جریان از آنها، با توجه به قانون اهم، افت ولتاژ ایجاد می کنند. این افت ولتاژ در انواع مدل های مقاومت با توجه به نوع آنها متفاوت است. کنترل میزان عبور جریان و ولتاژ در مدارات الکترونیکی بسیار حائز اهمیت است، زیرا میتوان از این طریق، مبدل های ولتاژ به جریان، و جریان به ولتاژ ایجاد کرد. مقاومت ها در هزاران نوع و اندازه وجود دارند و به شکل های گوناگون ساخته شده اند، زیرا هر کدام از آنها ویژگی ها و محل به کارگیری خاص خود را دارند. برای مثال در صورت نیاز به پایداری بالا، ولتاژ بالا، جریان بالا و … از انواع متفاوت مقاومت استفاده می شود.

برخی از مشخصات مهم برای یک مقاومت عبارتند از؛ ضریب دما، ضریب ولتاژ، نویز، پاسخ فرکانسی و سایز و اندازه آن مقاومت. در تمام دیاگرام ها و شماتیک های الکترونیکی و الکتریکی، سمبل مرسوم برای نمایش مقاومت، علامت “زیگ-زاگ” میباشد که در کنار آن مقدار مقاومت با واحد اهم “Ω” بیان می شود. مقاومت ها، میزان مقاومت ثابتی را ارائه می کنند، که از انواع کمتر از یک اهمی تا چند مگا اهمی وجود دارند. مقاومت های ثابت، فقط میتوانند به میزان ثابت و مشخص مقاومت از خود نشان دهند، برای مثال 100 اهم، اما مقاومت های متغیر (پتانسیومتر) می توانند از صفر تا ماکزیمم مقدار مقاومت متغیر، مقاومت از خود نشان دهند.

نماد های استاندارد مقاومت: نمادی که برای مقاومت در شماتیک ها و ترسیمات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرد، می تواند یک المان “زیگ-زاگ” یا یک جعبه ی مستطیل شکل باشد.

ایران الکترو- مقاومت الکترونیکی

مقاومت های ثابت را می توان به چهار گروه اصلی تقسیم کرد:

  • مقاومت کربنی؛ تشکیل یافته از غبار کربن یا خمیر گرافیت (برای توان پایین)
  • مقاومت ورقه ای Film or Cermet؛ تشکیل یافته از خمیر اکسید شده ی فلزات رسانا (برای توان بسیار پایین)

نکته! ترکیب حاصل از سرامیک و فلزات را cermet گویند.

  • مقاومت سیم پیچی؛ بدنه های فلزی جهت نصب هیت سینک (برای توان بسیار بالا)
  • مقاومت نیمه هادی؛ مقاومت های smd با فرکانس و دقت بالا

مقاومت های ثابت و متغیر در انواع بسیار گوناگونی برای استفاده های مختلف موجود هستند.

مقاومت های کربنی:

مقاومت های کربنی رایج ترین نوع ترکیب برای مقاومت ها به شمار می آیند. این نوع ترکیب در عین ارزان بودن، همه منظوره نیز هست که در مدارات الکترونیکی و الکتریکی استفاده می شود. عنصر مقاومتی آنها از مخلوط غبار کربن یا گرافیت (همانند عنصر نوک مداد) و  پودر سرامیک غیر رسانا (خاک رس) تشکیل شده است که با هم ترکیب شده اند. مقدار نسبت کربن به سرامیک (هادی به عایق) میزان خاصیت مقاومتی این ترکیب را تعیین می کند، و با افزایش میزان کربن ، از میزان مقاومت کاسته خواهد شد. این ترکیب در یک محفظه ی استوانه ای شکل قرار میگیرد و قبل از پوشانده شدن به وسیله عایق و کد گذاری رنگی روی آن از دو طرف به آن سیم های فلزی یا سربی متصل می گردد تا اتصال بصورت نشان داده شده برقرار شود؛

ایران الکترو- مقاومت الکترونیکی

ویژگی مقاومت های کربنی:

ایران الکترو - مقاومت الکترونیکی

مقاومت کربنی یک مقاومت کم توان الی توان متوسط می باشد که اندوکتانس کمی دارد، لذا محبوبت بالایی در برنامه های فرکانس بالا دارد اما از لحاظ نویز و میزان پایداری در حرارت بالا ضربه پذیر است. مقاومت های کربنی اغلب با پیشوند “CR” نشانه گذاری می شوند و در پکیج های E6 با 20 درصد تلرانس دقتی ، E12 با 10 درصد تلرانس دقتی و E24 با 5 درصد تلرانس دقتی وجود دارند که از لحاظ قدرتی در بازه 0.125 یا 1.4 وات تا 5 وات موجود می باشند. هزینه ی ساخت مقاومت های کربنی پایین است از این رو استفاده از آنها در مدارات الکترونیکی و الکتریکی بسیار رایج است، با این حال تلرانس مقاومت های کربنی در پروسه تولید بسیار زیاد است و برای موارد استفاده با دقت بالا، مقاومت های ورقه ای (film) مورد استفاده قرار میگیرد.

مقاومت های ورقه ای (film):

یک مقاومت ورقه‌ای، از ورقه های فلز، کربن و اکسید فلز تشکیل یافته است، که با قرار گیری فلزات خالصی همچون نیکل یا ورقه اکسید مانند اکسید قلع درون یک عایق میله ای یا ورقه ای سرامیکی ساخته می شود. میزان خاصیت مقاومتی این نوع مقاومت با افزایش و کاهش ضخامت این ترکیب از لایه ها قابل کنترل میباشد که نام گذاری “مقاومت های ضخامتی” را برای آنها در پی داشته است. در فرآیند ساخت اولیه، یک لیزر با دقت بسیار بالا شیار مارپیچی را طبق الگو برش می دهد، این برش روی افزاش خاصیت رسانایی یا مقاومتی  ناحیه مقاومت کننده‌ی عنصر مقاومت موثر است. این فرآیند بدین صورت است که با توجه به الگویی که لیزر دریافت میکند، شیار ها نزدیک به هم یا با فاصله از هم برش می خورند و این امر طول عنصور مقاومت را افزایش یا کاهش می دهد، هماند سیم پیچ دور یک هسته. این روش ، قابلیت ساخت مقاومت های با تلرانس کمتر از 1 درصد را فراهم می سازد که در مقایسه با مقاومت های کربنی بسیار خوب است.

تلرانس در مقاومت به معنای تفاوت بین مقدار اسمی پروسه تولید و مقدار عملی تولید شده مقاومت می باشد و بصورت درصد بیان می شود. با استفاده از این روش می توان مقاومت های ورقه ای مقادیر بسیار بزرگ ، مانند 10 میلیون اهم را نیز تولید کرد.

ایران الکترو- مقاومت الکترونیکی

ویژگی های مقاومت های ورقه ای:

مقاومت های ورقه ای پایداری حرارتی بسیار بهتری نسبت به مقاومت های کربنی دارند، نویز کم و در کل مناسب برای فرکانس های کاری بالا یا برنامه های ارتباط رادیویی فرکانس بالا. مقاومت های اکسید فلز دارای قابلیت جریان ضربه ای بهتر، با رتبه بندی حرارتی بالاتر از مقاومت های ورقه ای فلزی هستند.

نوع دیگری از مقاومت های ورقه ای که رایج هستند، مقاومت های ضخامتی ( Thick Film Resistor ) هستند که با فشرده کردن ضخیم خمیر رسانای سرامیک و فلز ( سرمت Cermet) در یک لایه ی آلمینویوم-سرامیک ایجاد می شوند. مقاومت های “سرمتی” مشخصات مشابهی با مقاومت های ورقه ای فلزی دارند و اکثرا برای ساخت مدارات SMD کوچک به کار برده می شوند. این مقاومت ها پایداری حرارتی خوبی دارند، نویز کم و رده بندی ولتاژ خوب از ویژگی آنهاست ولی جریان ضربه ای کمی دارند. مقاومت های ورقه ای فلزی با پیشوند “MFR” شناخته می شوند و در پکیج های E24 با تلرانس 2 درصد و 5 درصد، پکیج E96 با تلرانس 1 درصد و پکیج E192 با تلرانس 0.5 درصد، 0.25 درصد و 0.1 درصد وجود دارند که از لحاظ قدرتی در بازه های 0.05 وات تا 1.2 وات موجود می باشند.

به طور کلی مقاومت های ورقه ای برای استفاده در اجزای قدرت پایین استفاده می شود.

مقاومت های سیم پیچی؛

نوع دیگری از مقاومت ها وجود دارند که به مقاومت های سیم پیچی معروف هستند. این مقاومت ها از سیم پیچی یک سیم نازک از آلیاژ های فلز مانند نیکروم (ترکیب نیکل و کروم) یا سیمی همانند آن روی یک عایق سرامیکی مانند نوع گفته شده در مقاومت ورقه ای فلزی ساخته می شود. این نوع مقاومت ها عموما برای دقت بالا و اهم بسیار پایین مورد استفاده قرار می گیرند و به دلیل اندازه ی سیم و تعداد گردش های روی شکل دهنده، گزینه ی خوبی برای استفاده در سیستم های اندازه گیری و برنامه های پل وتستون هستند. آنها همچنین قادر هستند جریان الکتریکی بیشتری را در مقایسه با دیگر مقاومت های با اهم یکسان و رده قدرتی 300 وات از خود عبور دهند. این مقاومت های قدرت بالا در یک بدنه ی آلومینیومی با باله های (شیار) موجود در آن جاسازی شده اند تا بیشترین میزان حرارت را دفع کرده و خنک شود. این نوع بخصوص از مقاومت ها، مقاومته های “سوار شده روی شاسی” نام گرفته اند زیرا که به نوعی طراحی شده اند تا به یک هیت سینک متصل باشند و بیشترین میزان دفع حرارت را داشته باشند. این هیت سینک، باعث افزایش میزان شارش جریان در آنها می شود.

نوع دیگری از مقاومت های سیم پیچی، مقاومت های سیم پیچی قدرتی هستند. این مقاومت ها دما بالا، قدرت بالا و غیر هادی هستند و غالبا با ماده ای شیشه مانند پوشیده می شوند و در بانک مقاومتی یا در برنامه های موتور های DC سروو برای کنترل و پویایی کاربرد دارند. سیم غیر هادی مقاومت، دور یک محفظه ی سرامیکی یا چینی سیم پیچی می شود و توسط میکا پوشش داده می شود تا از جابجا شدن سیم ها وقتی که داغ هستند، بر اثر حرکت جلوگیری کند. مقاومت های سیم پیچی، در انوام مقادیر مقاومت و رده بندی انرژی (قدرت) موجود می باشند، که اصلی ترین مورد استفاده از قدرت این نوع مقاومت ها، گرماش الکرتیکی است که جریان الکتریکی عبوری از مقاومت را به انرژی گرمایی تبدیل می کند. اتلاف انرژی این مقاومت (تبدیل به گرما) می تواند تا 1000 وات انجام پذیرد. در یک مقاومت سیم پیچی استاندارد، به دلیل اینکه سیم به دور یک هسته که داخل بدنه جاسازی شده است پیچیده می شود، این امر باعث میشود تا مقاومت همانند سلف عمل کند و خاصیت اندوکتانس را نیز به خوبی مقاومت داسته باشد. این مورد، در مدارات AC بصورت تولید یک تغییر فاز در فرکانس های بالا عمل می کند، مخصوصا در مقاومت های بزرگ.

طول قسمت مقاومت کننده ی مقاومت و سیم های سربی، میزان اندوکتانس را تعیین می کنند.

ویژگی مقاومت های سیم پیچی:

ایران الکترو- مقاومت سیم پیچی

مقاومت های ورقه ای فلزی با پیشوند “WH” یا “W” شناخته می شوند. مدل های WH در پکیج های پوسته آلومینیومی با تلرانس های 1 ، 2، 5 و 10 درصدی و مدل های W در پکیج های شیشه ای با تلرانس های 1، 2 و 5 درصدی موجود هستند که از لحاظ قدرتی در بازه های 1 تا 300 وات وجود دارند.

جمع بندی کل:

در کل، مقاومت ها در انواع گوناگون وجود دارند، مدل های با قیمت ارزان و تلرانس بالا که مقاومت های کربنی نام دارند، مدل های با قیمت بالا و تلرانس پایین که مقاومت های ورقه ای یا سرمتی نام دارند و همتراز با آنها، مقاومت های قدرت بالای سیم پیچی سرامیکی هستند. یک مقاومت ، امپدانس را کنترل می کند و یا اینکه مقدار عبور جریان را تعیین می کند و یا می تواند عمل افت ولتاژ را در قسمتی از مدار انجام دهد. بخش  مقاومت کننده ی یک مقاومت می تواند عبور جریان را محدود کند، و این امر با واحد اهم اندازه گیری می شود که این بازه از مقادیر زیر یک اهم تا چند میلیون اهم می تواند باشد. مقاومت های میتوانند در دو نوع ثابت (مانند 100 اهم، 1 اهم و …) یا متغیر (مانند 0 الی 100 اهم) وجود داشته باشند. یک مقاومت همیشه مقدار ثابت خود را دارد، و به فرکانس منبع وابستگی ندارد. تمام مقاومت ها یک ویژگی مشترک دارند و آن این است که مقادیر مقاومتی آنها در واحد اهم همیشه مثبت است و هیچگاه منفی نمی شوند. موارد استفاده از مقاومت های در اکترونیک و الکتریک بسیار گسترده است، به طوری که هر مدار الکترونیکی که طراحی می شود، قطعا یک یا چند نوع از این مقاومت ها را در خود دارد.

مقاومت ها اغلب با اهداف محدود سازی جریان، کنترل ولتاژ ابزار نیمه هادی مانند ترانزیستور های دو قطبی، محافظت از چراغ های LED یا دیگر نیمه هادی ها از آسیب رسیدن به آنها در جریان بالا یا تنظیم یا محدود سازی فرکانس در مدارات فیلتر صوتی مورد استفاده قرار می گیرد. در مدارات دیجیتال، انواع مختلفی از مقاومت می تواند مورد استفاده قرار گیرد، برای مثال برای پول-آپ (pull-up) یا پول-داون (pull-down) کردن ولتاژ در پین ورودی یک چیپ دیجیتالی یا کنترل ولتاژ در قسمتی از مدار با قرار دادن دو مقاومت سری در مدار برای ایجاد شبکه مقسم ولتاژ. و موارد استفاده گوناگون بی شمار…




ایران الکترو
محمد حسین لطفیان

telegramaparatinstagramgoogle
نظرات کاربران
*نام و نام خانوادگی
* پست الکترونیک
* متن پیام

بستن
*نام و نام خانوادگی
* پست الکترونیک
* متن پیام

0 نظر
شرکت سازنده