انواع مقاومت الکتریکی و کاربرد آنها موضوعی است که قصد داریم بیشتر به آن بپردازیم. مقاومت یک جز الکتریکی غیر‌فعال است که میتوانیم آنرا در تمام شبکه‌های الکتریکی و مدارهای الکترونیکی بیابیم چون وظیفه اصلی آن ایجاد مقاومت در جریان الکتریکی است. این قطعات پایداری و دوام خاصی دارند که هرگز تغییر نمیکند و باعث محدود کردن جریان الکترون‌ها در سطح مدار میشوند.
واحد اندازه گیری مقاومت اهم است که با نماد Ω نشان داده میشود. اهم مقاومتی است که در اثر جریان یک آمپر (A) از مقاومتی با افت یک ولت (V) در پایانه‌های عبور ایجاد میشود. جریان ایجاد شده متناسب با ولتاژ دو سر ترمینال است و این نسبت با قانون اهم نمایش داده میشود. به زبان دیگر این قانون بیان دارد که ولتاژ دو سر یک هادی با جریانی که از آن عبور میکند نسبت مستقیم دارد. البته با شرط اینکه شرایط فیزیکی مثل دما ثابت باشد.
هدف از ساخت مقاومت‌ها برای انجام کارهای زیادی است بعنوان مثال محدود کردن جریان الکتریکی، تقسیم ولتاژ و تولید گرما از تنها تعدادی از کاربردهای مقاومت است. که در ادامه بیشتر به موضوع انواع مقاومت الکتریکی و کاربرد آنها میپردازیم.
تعریف و نماد مقاومت الکتریکی
نماد بین‌المللی IEC یک شکل مستطیل توخالی است که در دو سر آن 2 پایه وجود دارد. در ایالات متحده آمریکا، استاندارد ANSI رایج است و مقاومت را به شکل زیگزاگ نشان میدهد.
دسته‌بندی مقاومت
دسته بندی مقاومت‌ها بر اساس یکسری معیار و ویژگی تعیین میگردد. 3 دسته بندی اصلی برای آنها وجود دارد که هریک دارای زیر مجموعه مشخصی میشوند.
1. مواد تشکیل دهنده
مواد تشکیل دهنده مقاومت‌ها و نوع عملکردشان میتواند نوع تقسیم کننده دسته‌بندی این قطعه پرکاربرد باشد. بر همین اساس انواع مقاومت:
- مقاومت ثابت (Fixed Resistors): مقدار این دسته همیشه ثابت است و همان مقدار درج شده روی بدنه میباشد. عوامل محیطی و ولتاژهای مختلف تاثیری روی مقدار آن ندارند.
- مقاومت متغیر (Variable Resistors): به منظور کنترل ولتاژ یا جریان مدار و بخشی از آن استفاده میشود. مقدار این دسته از مقاومت‌ها ثابت نیست.
مقاومت متغییر خود دارای زیر مجموعه‌ایی است که شامل:
- پتانسیومتر
- رئوستات
- تریمپات
2. کمیت‌های فیزیکی
مقدار دسته‌ایی از مقاومت‌ها به یک کمیت فیزیکی وابسته است:
- ترمیستور یا NTC و PTC، که به دما وابسته هستند.
- مقاومت عکس، تابعی از سطح نور است.
- واریستورها، مقاومت تابعی از ولتاژ است.
- کرنش‌سنج، مقاومت تابعی از بار مکانیکی است.
3. مواد و فرآیند ساخت
- ترکیب کربن
- تکنیک فیلم کربن (برای خرید انواع مقاومت فیلم فلزی کلیک کنید.)
- تکنیک فیلم فلزی
- تکنیک فیلم اکسید فلزی
- سیم پیچ
- فویل
بنا به نوع هدف و کاربری مقاومت، تکنولوژی ساخت آن نیز متفاومت است. هزینه، دقت و سرعت ساخت از عوامل مهم و تاثیر گذار در این موضوع میباشند. بعنوان مثال میتوان ترکیب کربن را نام برد که بعنوان یک روش قدیمی با دقت پایین کاربرد دارد. اما با گذشت زمان هنوز در کاربری‌هایی با پالس انرژی بالا استفاده میشود. ساختار بدنه ترکیب کربن از ذرات ریز کربن و یک سرامیک نارسانا است.
تکنیک فیلم کربن نسبت به ترکیب کربن مقاومت‌هایی با تلورانس بهتر (تغییر کمتر مقاومت) ایجاد میکند. در تکنیک فیلم کربن میله غیررسانا با لایه نازکی از کربن در اطراف خود ساخته میشود سپس این لایه برای افزایش و کنترل مقدار مقاومت همراه با یک برش مارپیچ درست میشود.
دو تکنیک فیلم فلزی و فیلم اکسید فلزی امروزه بیشتر استفاده میشوند و دارای پایداری و تحمل بالاتری هستند. همچنین کمتر تحت تاثیر دمای محیط قرار میگیرند. دوام فیلم اکسید فلز نسبت به بقیه بالاتر است.
مقاومت‌های سیم پیچ یکی از تکنیک‌های قدیمی است البته باید این موضوع را نیز متذکر شد که سیم پیچ‌ها برای روش‌هایی که نیاز به دقت و توان بالا دارند مورد استفاده است. نحوه ساخت آنها نیز بدین صورت است که با پیچاندن یک سیم آلیاژ فلزی از جنس نیکل کروم یا دیگر فلزات در اطراف یک هسته غیر رسانا ساخته میشود. تنها ایراد آنها این است که در واکنش زیاد پارازیت در فرکانس‌های بالا دچار اختلال میشوند.
مقاومت فویل فلزی در بالاترین حد دقت و پایداری مورد استفاده قرار میگیرند. ساخت آنها نیز در یک بستر سرامیکی انجام میشود.
ویژگی‌های تاثیرگذار
بنا به نوع کاربرد شخص از مقاومت، ویژگی آنها نیز تعریف میشود. هدف اصلی مقاومت الکتریکی محدود کردن جریان الکتریکی است. بنابراین مقدار مقاومت بعنوان یک پارامتر کلیدی به حساب می‌آید.
دقت ساخت مقاومت به عنوان درصدی از مقدار آن نشان داده میشود. مثلا مثبت و منفی 5%. ضریب دما و پایداری طولانی مدت از دیگر پرامترهای تاثیرگذار بر روی مقاومت هستند. گاهی اوقات علاوه بر مواردی که ذکر شد استحکام مکانیکی در محیط نیز حائز اهمیت است. مثلا طراح باید استحکام مکانیکی را در محیط‌های سخت در نظر داشته باشد. در تعریف استانداردهای نظامی یکسری از این شرایط تعریف شده که قابلیت کاربری برای طراحان ساخت مقاومت را دارد.
استانداردهای مقاومت
انواع مختلفی از استاندارد برای مقاومت‌ها وجود دارد. استانداردها روش‌هایی را برای تعیین کمیت‌های مهم و اندازه‌گیری توصیف میکنند. علامت کد‌گذاری رنگی یکی دیگر از استانداردهای مقاومت است که بعنوان یک ویژگی فیزیکی لحاظ شده.
استاندارد کد رنگ
در سطح بدنه مقاومت چندین نوار رنگی نشان داده شده است که نشان دهنده مقدار مقاومت هستند. تکنیک علامت گذاری قطعات الکتریکی در دهه 1920 توسعه پیدا کرد. در آن زمان فناوری چاپ هنوز پیشرفت زیادی نکرده بود و همین امر باعث شده بود تا چاپ کدهای عددی روی قطعات کوچک سخت شود. با وجود پیشرفت هنوز به روی مقاومت‌های محوری تا یک وات کد رنگ استفاده میشود.
در شکل ظاهری یک مقاومت 4 رنگ را مشاهده میکنید. که دو خط اول آن مقدار مقاومت را تعیین میکنند، خط سوم ضریب ضرب و خط چهارم تلورانس را نمایش میدهد. هر یک از این رنگ‌ها نشان دهنده یک عدد متفاوت است. که با استفاده از نمودار کد رنگ یا با استفاده از یک ماشین حساب کد رنگ میتوان مقادیر آنها را محاسبه کرد.
برای مقاومت‌هایی با 4، 5 و 6 باند محاسبه آنلاین مقاومت بهتر است و بیشتر به کار می‌آید. در جدول زیر رنگ و انواع کد رنگ را مشاهده میکنید.
تلرانس در مقاومت الکتریکی
هر کدام از رنگ‌ها دارای مقداری تلرانس هستند مثلا در قهوه‌ایی مثبت، منفی 1%، قرمز 2%، طلایی 5% و نقره‌ایی 10% میباشد.
| رنگ | کد رنگ |
|---|---|
| مشکی | 0 |
| قهوه ایی | 1 |
| قرمز | 2 |
| نارنجی | 3 |
| زرد | 4 |
| سبز | 5 |
| آبی | 6 |
| بنفش | 7 |
| خاکستری | 8 |
| سفید | 9 |
استاندارد ترجیحی
با افزایش تولید مقاومت‌ها در دهه 1950 نیاز به مقادیر مقاومت استاندارد شده بیشتر ایجاد شد. در سری E مقادیر ترجیحی تعریف شدند. در این سری هر مقدار درصد معینی بالاتر از مقدار قبلی است. سری‌های مختلفی از E با قدرت تحمل مختلف وجود دارد.
کاربرد مقاومت الکتریکی
- محدود و تنظیم کردن جریان الکتریکی عبور از مدار
- تقسیم ولتاژ و تنظیم جریان
- اندازه‌گیری ولتاژهای بالا
- تنظیم و محدود کردن پاسخ فرکانسی
کلام پایانی
همانطور که میدانید مقاومت‌ها به همراه انواع خازن و انواع سلف جز اصلی‌ترین قطعات یک برد به حساب می‌آیند. شناخت کامل مقاومت و ساختار آنها باعث میشود تا آشنایی و دقت بالاتری نسبت به تحلیل بردهای الکترونیکی داشته باشیم. چون برد بعنوان مغز یک دستگاه است و شخصی که با آن کار میکنید بعنوان یک تکنسین باید اطلاعات کافی در این زمینه را داشته باشد.
شرکت ایران کامپو بعنوان تامین کننده قطعات الکتریکی و سازنده برد PCB در خدمت شما عزیزان است تا بهترین خدمات را با کیفیت بالا ارایه نماید.
پاسخ به دیدگاه