Månedens komponent: Modstande - 💡 Fix My Ideas

Månedens komponent: Modstande

Månedens komponent: Modstande


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Hver måned i år udforsker vi en anden elektronisk komponent, delker i hvad det er, hvordan det virker, og hvordan du bruger det i projekter. Sidste måned så vi på batterier. I denne måned vil vi takle modstanden, hvis arbejde er at begrænse strømmen af ​​elektricitet og dermed styre den og lede den mod en komponent, samtidig med at man beskytter en anden. Som altid starter vi tingene med en introduktion til modstande via et redigeret uddrag fra Charles Platt's essentielle Encyclopedia of Electronic Components: Volume 1.

En modstand er en af ​​de mest grundlæggende komponenter i elektronik. Dens formål er at forhindre strømmen af ​​strøm og pålægge en spændingsreduktion. Den består af to ledninger eller ledere, der er fastgjort i modsatte ender eller sider af en forholdsvis dårlig elektrisk leder, hvis modstand måles i ohm, der er universelt repræsenteret af det græske omega-symbol.

Skematiske symboler, der repræsenterer en modstand, er vist ovenfor (Venstre: Det traditionelle skematiske symbol. Højre: Den nyere europæiske tilsvarende). Det amerikanske symbol bruges stadig nogle gange i europæiske skemaer, og det europæiske symbol bruges nogle gange i amerikanske skemaer. Bogstaver K eller M indikerer, at den viste værdi for modstanden er i henholdsvis tusindvis af ohm eller millioner af ohm. Hvor disse bogstaver bruges i Europa, og nogle gange i USA, erstattes de af et decimaltal. Således kan en 4,7K modstand identificeres som 4K7, en 3,3M modstand kan identificeres som 3M3 og så videre.

En modstand anvendes almindeligvis til formål som at begrænse ladningshastigheden af ​​en kondensator; tilvejebringelse af passende styrespænding til halvledere, såsom bipolære transistorer; Beskyttelse af lysdioder eller andre halvledere mod overdreven strøm; justere eller begrænse frekvensresponsen i et lydkredsløb (i forbindelse med andre komponenter); trække eller trække spændingen på indgangsstiften af ​​en digital logikchip; eller styre en spænding ved et punkt i et kredsløb. I denne sidste ansøgning kan to modstande placeres i serie for at skabe en spændingsdeler.

Et potentiometer kan anvendes i stedet for en modstand, hvor der kræves variabel modstand.

Eksempler modstande af forskellige værdier vises til højre. Fra top til bund er deres effektafledningsgrader 3W, 1W, 1 / 2W, 1 / 4W, 1 / 4W, 1 / 4W og 1 / 8W. Nøjagtigheden (tolerance) for hver modstand fra top til bund er plus-eller-minus 5%, 5%, 5%, 1%, 1%, 5% og 1%. Den beige-farvede krop af en modstand er ofte en indikation på, at dens tolerance er 5%, mens en blåfarvet krop ofte indikerer en tolerance på 1% eller 2%. De blå-modstandsdygtige modstande og den mørkebrune modstand indeholder metaloxidfilmelementer, mens de beige-bodied modstande og den grønne modstand indeholder carbonfilm.

Hvordan det virker

I processen med at hindre strømmen af ​​strøm og reducerende spænding absorberer en modstand elektrisk energi, som den skal bortgå som varme. I de fleste moderne elektroniske kredsløb er varmeafgivelsen typisk en brøkdel af en watt.

Hvis R er modstanden i ohm, er strømmen strømmen gennem modstanden i ampere, og V er det spændingsfald, der pålægges af modstanden (forskellen i elektrisk potentiale mellem de to kontakter, der er knyttet til det), siger Ohms lov:

V = I * R

Dette er en anden måde at sige, at en modstand på 1 Ohm vil tillade en strøm på 1 amp, når den potentielle forskel mellem modstandernes ender er 1 volt.

Hvis W er effekten i watt, der spredes af modstanden, i et DC-kredsløb:

W = V * I

Ved substitution i Ohms lov kan vi udtrykke watt hvad angår strøm og modstand:

W = I2 * R

Vi kan også udtrykke watt hvad angår spænding og modstand:

W = V2 / R

Disse alternativer kan være nyttige i situationer, hvor du ikke kender spændingsfaldet eller strømmen.

Ca. lignende forhold eksisterer, når der anvendes vekselstrøm, selv om effekten vil være en mere kompleks funktion.

Varianter

  • Aksiale modstande har to ledninger, der kommer ud fra modsatte ender af en normalt cylindrisk krop. Radiale modstande har parallelle fører frem fra den ene side af kroppen og er usædvanlige.
  • Præcisions modstande er generelt defineret som at have en tolerance på ikke mere end plus-eller-minus 1%.
  • Generelle modstande er mindre stabile, og deres værdi er mindre præcis.

  • Effekt modstande er generelt defineret som dissipating 1 eller 2 watt eller mere, især i strømforsyninger eller effektforstærkere. De er fysisk større og kan kræve varme dræn eller ventilator køling.
  • Tråd-sår modstande bruges, hvor komponenten skal modstå væsentlig varme. En tråd-viklet modstand består ofte af et isolerende rør eller en kerne, der er flad eller cylindrisk, med flere omdrejninger af resistiv tråd viklet omkring den. Tråden er normalt en nikkel-krom legering kendt som nichrom (undertiden skrevet som Ni-krom) og dyppes i en belægning. Den varme, der skabes af strøm gennem resistiv ledning, er et potentielt problem i elektroniske kredsløb, hvor temperaturen skal begrænses. Men i husholdningsapparater såsom hårtørrer, brødristerovne og varmelegemeapparater anvendes et nichromelement specielt til at generere varme. Tråd-sår modstande bruges også i 3D-printere til at smelte plastik (eller en anden forbindelse), der danner enhedens solide udgang.
  • Tykke film modstande er nogle gange fremstillet i et fladt kvadratisk format. En prøve vises til højre, der er klassificeret til at sprede 10W fra den plane overflade. Modstanden af ​​denne komponent er 1K.
  • Overflademonterede modstande består generelt af en resistiv blækfilm, der er trykt oven på en tablet af aluminiumoxid-keramisk forbindelse, ofte ca. 6 mm lang, kendt som en 2512 formfaktor. Hver overflademonteringsmodstand har to forgyldte termineringer belagt i loddet, som smelter, når modstanden er fastgjort til printkortet. Den øvre overflade er belagt, sædvanligvis med sort epoxy, for at beskytte modstandselementet.

Værdi kodning

Gennemgående aksiale modstande udskrives traditionelt med en sekvens af tre farvede bånd for at udtrykke værdien af ​​komponenten, idet hver af de to første bånd repræsenterer et ciffer fra 0 til 9, mens det tredje bånd angiver decimalmultiplikatoren (antallet af nuller , fra 0 til 9, som skal vedhæftes til cifrene). Et fjerde bånd sølv eller guld indikerer henholdsvis 10% eller 5% tolerance. Intet fjerde band vil indikere tolerance på 20%, selv om dette er blevet meget sjældent.

Mange modstande har nu fem farvebånd, der gør det muligt at repræsentere mellem- eller fraktionelle værdier. I denne ordning har de første tre bånd numeriske værdier (med samme farvesystem som før), mens det fjerde bånd er multiplikatoren. Et femte bånd, i modsat ende af modstanden, angiver dens tolerance.

I nedenstående diagram vises numerisk eller multiplikatorværdien af ​​hver farve som et "spektrum" øverst i figuren. Toleransen eller præcisionen af ​​en modstand udtrykt som en plus-eller-min procent, vises ved hjælp af sølv, guld og forskellige farver nederst på figuren.

To stikmodstande er vist. Den øverste har en værdi på 1K, angivet ved de brune og sorte bånd til venstre (repræsenterer tal 1 efterfulgt af et tal 0) og det tredje røde bånd (der indikerer yderligere to nul). Guldbåndet til højre angiver en præcision på 5%. Den nederste har en værdi på 1,05K, angivet med de brune, sorte og grønne bånd til venstre (repræsenterer tal 1 efterfulgt af tal 0 efterfulgt af et tal 5) og fjerde bånd brunt (indikerer yderligere et nul). Det brune bånd til højre angiver en præcision på 1%.

I ekstremt gammelt udstyr kan modstande kodes med kropspids-prikkeskemaet, hvor kropsfarven repræsenterer det indledende ciffer, slutfarven repræsenterer det andet ciffer, og en prik repræsenterer multiplikatoren. De numeriske identiteter i farverne er de samme som i den nuværende farveskema.

I alle moderne ordninger adskilles de tre eller fire bånd, der viser modstandsværdien, tæt på hinanden, mens et større hul adskiller dem fra bandet, der viser tolerancen. Modstandsværdien skal læses, mens du holder modstanden, således at gruppen af ​​tæt fjernede numeriske bånd er til venstre.

Forvirrende kan der findes nogle modstande, hvor de første tre bands definerer værdien ved hjælp af den gamle trebånds konvention; det fjerde bånd indikerer tolerance og et femte bånd i den modsatte ende af komponenten angiver pålidelighed. Dette farveskema er imidlertid ualmindeligt.

Andre farvekodningskonventioner kan findes i specielle anvendelser, såsom militært udstyr.

Det er almindeligt, at carbon-film modstande med gennemgående hul har en beige kropsfarve, mens gennemblødende metalfilm modstande ofte har en blå kropsfarve. Men i relativt sjældne tilfælde kan en blå kropsfarve også angive a smeltesikringer modstand (designet til at brænde ud harmløst som en sikring, hvis den er overbelastet), mens en hvid krop kan indikere a ikke-brændbar modstand. Vær forsigtig, når du udskifter disse specielle typer.

Nogle moderne modstande kan få deres værdier trykt på dem numerisk. Overflademonterede modstande har også cifre trykt på dem, men de er en kode, ikke en direkte repræsentation af modstand. Det sidste ciffer indikerer antallet af nul i modstandsværdien, mens de forrige to eller tre tal definerer selve værdien. Bogstav R bruges til at angive et decimaltal. Således har en 3R3 overflademonteringsmodstand en værdi på 3,3 ohm, mens 330 vil indikere 33 ohm, og 332 indikerer 3.300 ohm. En 2152 overflademonteret modstand ville have en værdi på 21.500 Ohm.

En overflademonteret modstand med et enkelt nul, der er trykt på den, er a nul ohm komponent, der har samme funktion som en jumper Det bruges til nemheds skyld, da det nemt indsættes af automatiseret produktionslinjeudstyr. Det fungerer kun som en bro mellem spor på printkortet.

Når modstandsværdierne er trykt på papir i skemaer, kan dårlig gengivelse resultere i udeladelse af decimaler eller indførelse af specks, der ligner decimalpunkter. Europæere har behandlet dette problem ved at bruge brevet som en erstatning for et decimaltal, så en 5.6K modstand vil blive vist som 5K6, eller en 3,3M modstand vil blive vist som 3M3. Denne praksis følges sjældent i USA.

For mere om microswitches, rockers, skydere, skifter, DIP'er, SIP'er, padleafbrydere og meget mere, kan du se Encyclopedia of Electronic Components Volume 1 af Charles Platt. Det er den informative, koncise og velorganiserede ressource, der er perfekt til lærere, hobbyister, ingeniører og studerende, der ønsker en hurtigreference til elektronik.

Køb nu!



Du Kan Være Interesseret

Tips fra ugen: Big Wrench / Small Bolt, Organiseringsskruer, Mailbox Garden Tool Stash

Tips fra ugen: Big Wrench / Small Bolt, Organiseringsskruer, Mailbox Garden Tool Stash


Denne uge i Making: FanimeCon, et hemmeligt samfund, videospilklasser og meget mere

Denne uge i Making: FanimeCon, et hemmeligt samfund, videospilklasser og meget mere


Oprettelse af interaktiv kunst: The Museum of Funny Ladies

Oprettelse af interaktiv kunst: The Museum of Funny Ladies


Made on Earth - Earth, Wind, Inspire

Made on Earth - Earth, Wind, Inspire






Seneste Indlæg