Одним из элементов электрической цепи, который имеет неизменяемую (определённую) величину сопротивления электрическому току, является постоянный резистор. В переводе с латинского языка resisto означает «сопротивляюсь». При помощи такой детали происходит линейная трансформация силы тока (I) в напряжение (U) и наоборот. Резистивный элемент может ограничивать величину тока, поглощать энергию электричества. Переменные резисторы позволяют вручную варьировать величину их сопротивления.
Переменные резисторы, внешний вид
Потенциометры
Переменный резистор (ПР) и потенциометр – это два разных определения одного устройства. В начале развития радиоэлектроники считалось, что, изменяя положение подвижного контакта на резистивных катушках, имеющих проволочные обмотки, измеряют разность потенциалов. Поэтому два слова: «потенциал» и «измерение», входят в определение потенциометра. Это и есть переменный резистор. На сегодняшний день таких компонентов электронных и электрических схем множество, и названия их различны. Регулировку напряжения производят потенциометром, а силы тока – реостатом.
Важно! Принцип работы у подобных элементов одинаковый. Они меняют своё выходное сопротивление в зависимости от положения подвижного контакта или щётки, которые приводятся в движение под влиянием внешнего воздействия.
Непроволочные
Резисторы типа СП относятся к композиционным непроволочным элементам. Они имеют следующую конструкцию:
- основание из изолирующего материала;
- плёночный, проводящий ток элемент;
- двигающийся контакт;
- ось с подвижной системой.
К непроволочным переменным резисторам относятся также СПО, ВК, СПЗ, ТК.
На гетинаксовую пластинку (основание) наносится углеродистая токопроводящая плёнка. Её состав может быть композиционным: бакелитовая смола и сажа. Выводы элемента присоединяются к концам слоя. Для этого на нём нанесена серебряная паста для контактных площадок. В заданных угловых интервалах по плёнке скользит ползунок (подвижный контакт), который приводится в движение от оси резистора.
К сведению. Конец оси отформован для удобства регулировки: шлиц (прорезь) под отвёртку или выборка для закрепления рукоятки.
Устройство непроволочного потенциометра
Сопротивление может меняться при изменении угла поворота. Угол изменяется от 0 до 2500.
Проволочные
В резистивных переменных элементах такого типа вместо токопроводящей плёнки используется высокоомная проволока. Она уложена в один слой виток к витку. По этим виткам скользит контакт.
Строение проволочного переменного резистора
Проволочный потенциометр состоит из следующих элементов:
- каркас под обмотку;
- обмотка;
- узел с осью вращения;
- подвижная щётка.
Обычно каркасы либо изгибаются из пластин с уже намотанной проволокой, либо её наматывают на кольца. Каркас из пластин выполнен из изоляционного материала или металла.
Внимание! Гнутые основания из пластин не обладают точными геометрическими параметрами, хотя и несложны в изготовлении.
Высокую точность при создании потенциометров получают, используя кольца из керамики, металла или пластмассы. Намотка при этом осуществляется специальным оборудованием – челноком, на котором набрано необходимое количество проволоки. Сама проволока может быть нихромовой, манганиновой с эмалевой изоляцией.
Интересно. Одним из таких материалов для проволоки служит сплав константан (59% Cu; 40% Ni; 2% Mn). Это сплав из меди и никеля с добавкой марганца. Эдвард Вестон изобрёл его в 1888 году для катушек измерительных приборов. Сопротивление константана не зависит от изменения температуры.
Изоляция провода шлифуется на глубину 0,25d. Это необходимо для надёжного соединения щётки с обмоткой при движении.
Внешний вид кромки скольжения
↑ Определяем характеристику
Дополнение от if33:
Со временем требования к многообразию регулировочных характеристик потенциометров были сведены к трем, наиболее часто применяемым функциональным зависимостям:
линейной, логарифмической и обратнологарифмической
. Они указываются на корпусе потенциометра наряду с его номиналом, и обозначаются так:
- буква А
(кириллица, отечественный стандарт) или буква
В
(латиница, западный стандарт) соответствует
линейной
зависимости сопротивления; - буква Б
(кириллица, отечественный стандарт) или буква
С
(латиница, западный стандарт) соответствует
логарифмической
кривой сопротивления; - буква В
(кириллица, отечественный стандарт) или буква
А
(латиница, западный стандарт) соответствует
обратнологарифмической
зависимости сопротивления.
Как определить функциональную характеристику переменного резистора? Ну во-первых они все маркируются. «Аудио-резисторы» производства СССР (и видимо дружественных стран) шли с буквой «В» (русская буква В), импортные же резисторы (с той же характеристикой) маркируются буквой «А» (латинская А).
Если с маркировкой проблемы или Вы ей не доверяете, легко проверить характеристику можно с помощью любого тестера. Берете переменный резистор, располагаете его так, как он будет стоять в Вашем устройстве. Т.е. осью к себе. И ищете тестером где у него крайние выводы. Если выводы найдены правильно, то вращение оси не должно (никак) влиять на показания тестера. А показывать тестер должен тот номинал (или близкий), что написан на корпусе. Если резистор одинарный то третий вывод — это вывод движка. Если сдвоенный, то придется немного повозиться в зависимости от конструкции. Конструкция резисторов может быть разная. Вот несколько, что попались:
Берем резистор (ну например №3) и начинем находить где у него что. У него сзади написано А50К. Резистор импортный, значит буква А
— это обратно логарифмическая (показательная) характеристика.
50К
— это 50ком. И даже если надписи нет, все это очень легко измерить, а заодно и найдем нужные нам выводы.
Вращаем мы регуляторы (как правило) по часовой стрелке, т.е. слева направо. Разделим резистор на 2 половинки, левую и правую.Относительно движка. Левую и правую часть определяем вращением ручки влево и вправо. В крайнем левом положении прибор должен показать 0 ком (измерять нужно между движком и крайним выводом). Это левая часть. И наоборот. Теперь нужно поставить движек (ось) в среднее положение и измерить сопротивление между левой половинкой резистора и движком. Потом сопротивление между движком и правой половиной.
Итак, что я намерил: 2
-ой и
6
-ой выводы (если считать слева) — это выводы концов одного резистора из пары. Прибор показывает
47,2 кОм.
А вывод
1
— вывод движка. Сопротивление между выводом движка и выводом левой части =
8,1 кОм
. Между движком и выводом правой части =
39,1 кОм
. Разница большая. Это и есть резистор нужный нам. Все сходится.
3
-й и
5
-й — выводы концов второго резистора. Прибор показывает
46 кОм
.
4
-й — это вывод движка второго резистора. Ну и сопротивления соответственно
8 кОм
и
38 кОм
.
Ну и для наглядности и чтобы не забыть рисую простенькую картинку. На каком нибудь кусочке бумаги. Типа такой:
Помечаю начало движения (синенькая точка, эти выводы потом соединяться с землей). А в дальнейшем такую картинку использую для разводки платы. Очень удобно.
А если будет наоборот (левая половина больше правой) или они приблизительно равны, то такие переменники в регулятор громкости не пойдут. Правда если половинки равны (это переменик с линейной характеристикой), то с некоторой доработкой схемы включения использовать можно. На слух будет не очень заметно, но это не полноценная замена.
Вот собственно и все, резистор найден, выводы помечены, можно его включать в тракт звука.
Основные параметры ПР
Как любой элемент радиотехнических и электронных технологий, потенциометр имеет свои физические и электрические характеристики. К ним относятся следующие пункты:
- Rном – номинальное сопротивление (полное), Ом;
- Pном – номинальная мощность, Вт;
- Rмин – минимальное значение сопротивления, Ом;
- функциональный вид изменения сопротивления;
- стойкость к износу;
- величина шума при регулировке;
- габаритные размеры.
Резистор — что это такое и для чего нужен
Цена и особенности эксплуатации при влиянии различных внешних факторов также относятся к характеристикам пассивного резистивного двухполюсника.
Номинальное сопротивление
Что касается маркировки переменного резистора, на его корпус наносится цифра величины номинального сопротивления, без указания допустимого отклонения (±30%).
Внимание! Стандартный ряд Rном для российских деталей (по ГОСТ 10318-74) – 1,0; 2,2; 3,3; 4,7 Ом (кОм, Мом). Для импортных элементов – 1,0; 2,0; 3,0; 5.0 Ом (кОм, Мом). Точные данные для отдельных марок можно уточнить в справочнике.
Сопротивление между выводами 1 и 3 называется полным или номинальным.
Маркировка на корпусе
Форма функциональной характеристики
Изменение R между выводами (средним и крайним) может происходить по разному закону. Это носит название функциональной характеристики (ФК). Она может иметь следующие формы:
- линейную – R меняется прямо пропорционально перемещению бегунка;
- нелинейную – изменения происходят по заданному порядку.
Выделяют три формы изменения R, которые можно считать основными:
- линейная – А;
- логарифмическая – Б;
- показательная (обратно логарифмическая) – В.
Для каждой из них выведен график, который начертан с учётом угла поворота движка по часовой стрелке.
Графики функциональных характеристик
Элементы, меняющие сопротивление по линейному закону А, употребляются в делителях напряжения. Генераторы звуковой частоты (ГЗЧ) в свою схему включают потенциометры, использующие функциональную характеристику Б. Резисторы с изменяющимся сопротивлением, применимые в аппаратуре для звуковоспроизведения, работают по закону В.
К сведению. Чтобы получить необходимую ФК, меняют компоненты или величину слоя у резистивной плёнки, а в проволочных конструкциях – варьируют шаг намотки или выполняют форму каркаса с разной шириной.
Небольшой срок службы потенциометров связан с нарушением плотности контакта между ползунком и дорожкой (проволокой), что сказывается на качестве работы аппаратуры.
Для справки
Прецизионными являются резисторы повышенной точности ±(0,05 ч 5)% и стабильности (ТКС≈10-4 1/оС), номинальные сопротивления которых составляют от 1 Ом до 1 МОм, предельные рабочие напряжения – не более сотен вольт, диапазон номинальных мощностей рассеивания – от 0,05 до 2 Вт, частотный диапазон — до единиц мегагерц, а изменение сопротивления к концу срока службы – несколько процентов.
Прецизионные резисторы применяют в точной измерительной аппаратуре и ответственных цепях аппаратуры специального назначения, а также как элементы магазинов сопротивлений, в цепях делителей и шунтов повышенной точности и в качестве различных датчиков и нагрузок схем.
Прецизионные резисторы могут быть проволочными и непроволочными. В обоих случаях для обеспечения их высокой точности выполняют технологическую подгонку под заданный допуск номинального сопротивления. В первом случае изменяют число витков при намотке, а во втором – юстируют токопроводящий элемент, например дополнительно нарезая витки на каркасе. Чтобы обеспечить высокую стабильность прецизионных резисторов, используют разные способы. В непроволочных резисторах уменьшают перегрев токопроводящего слоя, увеличивая поверхность теплоотдачи, резисторы подвергают длительной электротермотренировке.
Очевидно что эти меры не являются наиболее рациональными, поэтому в настоящее время используется лишь ограниченное количество непроволочных прецизионных резисторов: из ранее выпущенных типов – УЛИ (углеродистые лакированные для измерительной техники) и БЛП (бороуглеродистые лакированные прецизионные) и выпускаемые в настоящее время С2-13, С2-14.
В качестве прецизионных резисторов наиболее часто используют проволочные, которые изготовляют из проволоки, имеющей положительный малый температурный коэффициент удельного сопротивления, а также не изменяющей своих свойств в процессе старения и слабо подверженной действию окружающей среды.
Основными недостатками проволочных резисторов являются довольно высокая стоимость, большие габариты и часто ограниченный частотный диапазон.
Обозначение переменных резисторов на схемах
Маркировка SMD резисторов
Графический вид потенциометра являет собой обозначение прямоугольника, имеющего выводы, с упирающейся в него чертой со стрелкой. В импортном исполнении вместо прямоугольника – зигзагообразный отрезок, изображающий витки проволоки. Такое обозначение можно встретить при расчётах величины R при использовании онлайн-калькулятора.
Графическое обозначение на схемах
Подстроечные резисторы
Сопротивление резистора – формула для рассчета
Маркировка подстроечных резисторов такая же, как и у переменных. Подобные потенциометры применяются для ограниченного количества вращений оси движка. Их употребление связано с регулировкой аппаратуры и электронных схем в режиме настройки, там, где необходимо подстроить определённые параметры в нужном интервале и зафиксировать полученное значение сопротивления.
Внешний вид и графическое обозначение
Включение переменных резисторов в электрическую цепь
Схема присоединения подобных резистивных элементов зависит от того, в качестве чего они используются. Различают два вида подключения к схемам:
- как реостат – регулируемый резистор для ограничения тока;
- как потенциометр – для деления напряжения (делитель).
В первом случае берут средний и крайний вывод, во втором – средний и оба крайних.
Внимание! При включении реостатом второй свободный вывод припаивают к среднему для обеспечения более надёжного контакта.
Описание резисторов МЛТ
Постоянный резистор применяется для обеспечения нормальной работы компонентов электрической схемы в качестве ограничителя тока, делителя напряжения, шунта или нагрузки, монтируется навесным монтажом.
Как выглядят
Металлопленочный резистор состоит из керамической трубчатой основы с нанесенным на нее тонким слоем металлизированной пленки из специального резистивного материала. Величина номиналов сопротивления зависит от состава пленки и числа витков спирали, нарезанной на керамической основе.
По краям трубчатого основания надеты латунные колпачки с медными посеребренными проволочными выводами для монтажа в схему.
Для защиты от механических повреждений токоведущий слой покрыт влагостойкой органической эмалью с нанесенной на ней маркировкой.
Чаще всего эмалевое покрытие красного цвета с нанесенной на него буквенно-цифровой или цветовой маркировкой.
Какие особенности имеют
По способу изготовления резисторы МЛТ могут быть с нарезкой спиральной канавки и безнарезные. Наиболее надежными считаются безнарезные, омическое сопротивление которых до 2кОм.
Во время работы все резисторы нагреваются, рассеивая выделяющееся тепло. Расположение маломощных металлопленочных сопротивлений рядом с более мощными вызывает интенсивный нагрев и преждевременный выход элемента из строя – оптимальным считается расположение резистивных элементов на расстоянии двух диаметров между ними.
Важно! Корпус металлопленочных резисторов не изолирован, поэтому касание шасси или токоведущих частей не допускается из-за возможности возникновения короткого замыкания и пробоя резистивного элемента.
Эксплуатационный запас советских сопротивлений велик, однако они подвержены старению – при длительном хранении в отапливаемом помещении происходит окисление и кристаллизация проводящего слоя, отвердевание защитного покрытия.
Внимание! Естественное старение проявляется в значительном изменении номинальных характеристик и может привести к быстрому выходу сопротивления из строя во время работы.
Когда и кем производились
Металлопленочные резисторы выпускались с 1964 по 1993 годы – это были самые «ходовые» сопротивления в СССР, которые и сейчас используются многими радиолюбителями.
Заводы советской промышленности, занимающиеся выпуском металлопленочных резисторов – Нижегородский (сейчас НПО ЭРКОН), «Кермет» в Пензенской области.
Определение вида по маркировке
Маркировка принята в соответствии с ГОСТ 11.074.009-78 и имеет свою расшифровку.
Обозначение буквенно-цифровых меток резисторов (слева направо) следующее:
- буквы РП – переменный;
- цифры: 1 – непроволочный, 2 – проволочный или из металлофольги;
- номер регистрации;
- год выпуска;
- тип ФХ;
- величина номинального сопротивления;
- буква допуска отклонения от номинала.
Количество нанесённых знаков зависит от размера корпуса, но значение Rном присутствует обязательно.
Расшифровка маркировки на корпусе
Переменные резисторы могут быть разного конструктивного исполнения. Допускается на одной оси устанавливать несколько переменных резистивных элементов. С помощью них производят регулировку и подстройку многих электрических параметров.
Однооборотные прецизионные переменные резисторы Bourns
Для прецизионных приложений важна точность и стабильность сопротивления. Наилучшую точность могут обеспечить полимерные потенциометры с лазерной подстройкой.
Серии 6539 и 6630 производства компании Bourns имеют точность номинального сопротивления не хуже 15% (таблица 4, рисунок 8). Для серий 6537/38 точность составляет 10%. При этом линейность характеристики не превышает единиц процентов.
Рис. 8. Прецизионные однооборотные переменные резисторы Bourns
Таблица 4. Параметры прецизионных однооборотных переменных резисторов Bourns
Параметр | Серия | |||
6630 | 6539/6639 | 6537 | 6538 | |
Резистивный элемент | Проводящий пластик | |||
Число оборотов | 1 | 1 | 1 | 1 |
Установочный диаметр, дюйм | 7/8 | 7/8 | 7/8 | 7/8 |
Форма корпуса | – | Цилиндрическая | ||
Рейтинг IP | IP40 | IP50 | ||
Вал | Металл | |||
Линейная версия | + | + | + | + |
Точность, % | ±15 | ±15 | ±10 | ±10 |
Диапазон сопротивлений, кОм | 1…20 | 1…100 | 1…100 | 1…100 |
Мощность, Вт | 1 | 1 | 1 | 1 |
Износостойкость, млн. об. | 5 | 10 | 10 | 20 |
Диапазон номинальных сопротивлений для большинства серий составляет 1…100 кОм, для серии 6630 диапазон равен 1…20 кОм.
Все серии имеют линейную регулировочную характеристику.
Использование полимерного резистивного элемента позволяет достигать отличных показателей износостойкости – до 10 миллионов циклов. Максимальной износостойкостью отличается серия 6538 – до 20 миллионов оборотов.
Применяться эти серии могут в медицинской, промышленной и измерительной электронике.
Существуют исполнения как для построения интерфейсов «человек-машина» – HMI, так и для интерфейсов «машина-машина» – MMI (для приложений промышленной автоматизации).