مقاومت

54

مقاومت الکتریکی

مقاومت چیست؟

مقاومت یک عنصر الکتریکی دو پایه است که مطابق قانون اهم هنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور کند بین پایه‌هایش اختلاف ولتاژ ایجاد میشود. این قطعه مصرف بسیاری در الکترونیک دارد.

نحوه خواندن مقدار مقاومت ها:

مدار مقاومت ها معمولاً با کد رنگی بر روی آن نوشته می شود. بعضی از مقاومت های وات بالا مقدار بر روی آن نوشته می شود. مقاومت هایی که مقدار عیناً بر روی آن درج می شود مشکلی در خواندن ندارند اما مقاومت های با کد رنگی چگونه خوانده می شود.

شکل زیر جدول کد رنگ ها را برای مقاومت های چهار، پنج و شش رنگ به همراه یک مثال برای هر کدام نشان می دهد.

کد رنگی مقاومت

نحوه استفاده از جدول:

رنگ آخر که نشانه تلرانس مقاومت است معمولاً دورتر از سایر رنگ ها قرار دارد. مقاومت را به صورتی در دست بگیرید که رنگ آخر در سمت راست باشد.

در مقاومت چهار رنگ ، عدد اول و دوم را نوشته و به تعداد عدد سوم صفر قرار می دهیم عدد چهارم نیز نشانگر تلرانس می باشد. به نحوه خواندن مقاومت زیر دقت کنید:

تلرانس مقاومت

رنگ های این مقاومت از راست نقره ای، قرمز، سیاه ، قهوه ای است.

1 – 0 – 00 Ω  ± 10% = 1000 Ω ±10% =  1kΩ ± 10%

در مقاومت پنج رنگ اعداد اول تا سوم را نوشته به تعداد عدد چهارم صفر قرار می دهیم و عدد پنجم نشانگر تلرانس است.

مقاومت پنج رنگ

رنگ های این مقاومت از راست قهوه ای، قهوه ای، سیاه، نارنجی، نارنجی است.

3 – 3 – 0 – 0  Ω ± 1% = 3.3 kΩ ± 1%

مقاومت 6 رنگ علاوه بر تلرانس مقدار تأثیر پذیری از دما را نیز نشان می دهد. همانطور که می دانید مقاومت ها تابع دما و فرکانس نیز هستند. هنگامی که مقدار یک مقاومت را 1k می خوانیم این مقدار در دمای اتاق و در فرکانس های پایین صادق است.

در مقاومت 6 رنگ نیز مانند مقاومت 5 رنگ، رنگ اول تا سوم نشانگر عدد. رنگ چهارم، نشانگر تعداد صفر، رنگ پنجم، تلرانس و رنگ ششم تأثیر پذیری از دما را نشان می دهد. شکل زیر یک مقاومت 6 رنگ به همراه نحوه محاسبه آن را نشان می دهد.

مقاومت 6 رنگ

مقاومت های پنج و شش رنگ به مقاومت های دقیق نیز معروف هستند.

مقاومت صفر اهم چیست؟

اگر در هنگام خواندن یک مقاومت مقدار آن صفر اهم بدست آمد تعجب نکنید. از آنجایی که خلقت هیچ چیز بیهوده نبوده است! این مقاومت نیز در جای خود کاربرد دارد. از این مقاومت در مدارت فرکانس پایین به عنوان جامپر و در مدارات مخابراتی به عنوان المان تطبیق امپدانس استفاده می شود. همانطور که گفتیم مقدار مقاومت تابعی از فرکانس است. به عنوان مثال یک مقاومت صفر اهم در فرکانس 1MHz مقدار صفر اهم را دارد ولی در فرکانس 4GHz ممکن است مقدار آن به 100 اهم برسد.

توان مقاومت:

در مدارات قدرت، توان قابل تحمل توسط یک مقاومت پارامتر مهمی است. از آنجایی که مقاومت در برابر عبور جریان سبب گرم شدن عنصر می شود، باید به توان مقاومت مورد استفاده در مدار توجه کرد. مقاومت ها در توان های مختلف از 1/8w تا 5 وات و بالاتر ساخته می شوند.که به طور معمول هرچه توان یک مقاومت بیشتر باشد، سایز آن نیز بزرگتر است. شما می توانید توان مورد نیاز مقاومت را برای مدار خود از روابط زیر محاسبه کنید:

رابطه مقاومت 1

رابطه مقاومت 2

 

انواع مقاومت

انواع مقاومت

مقاومت ها به طور معمول در چند مدل در بازار موجود است:

  • مقاومت کربنی:

این نوع، پرکاربردترین مقاومت ها در مدارات الکترونیک است. برای ساخت این مقاومت ها از کربن به همراه مواد عایق استفاده می کنند سپس دو سیم به دو طرف آن وصل می کنند. این مقاومت ها در توان های زیر ساخته می شود:

1/8w, 1/4w, 1/2w, 1w, 2w

شکل زیر مقاومت کربنی را در وات های مختلف نشان می دهد:

مقاومت-کربنی

  • مقاومت سیمی:

این مقاومت ها به دو شکل مقاومت سرامیکی و مقاومت آجری در بازار موجود است. مقاومت های سرامیکی دقت بالا و در عوض وات پایین دارند به طور معمول تا توان 2 وات ساخته می شوند. این مقاومت ها از پیچاندن زیاد سیم مقاومت دار ساخته می شود و برای جلوگیری از آسیب دیدن سیم ها، آن را با یک لایه سرامیک یا پلاستیک می پوشانند به همین جهت به مقاومت سرامیکی معروف است. شکل زیر یک نمونه مقاومت سرامیکی را نشان می دهد:

مقاومت-سیمی

مقاومت های آجری دقت بالایی ندارند ولی در توان های بالا ساخته می شوند. به دلیل جنس ماده پوشاننده و همچنین شکل آن به این نام معروف شده اند. بعضی از مقاومت های آجری قابلیت نصب بر روی خنک کننده را دارند که این به آنها امکان استفاده در وات های بالاتر را می دهد. شکل زیر چند مقاومت آجری را نشان می دهد:

مقاومت-آجری

از مزایای مقاومت سیمی علاوه بر توان بالا می توان به شعله ور نشدن آن در هنگام سوختن اشاره کرد. اگر تا به حال تجربه کرده باشید هنگامی که به یک مقاومت کربنی جریان بسیار بزرگتری از توان آن اعمال می کنیم، مقاومت به یکباره آتش می گیرد که این می تواند به بقیه قسمت های مدار آسیب برساند.

نوع دیگری از مقاومت وجود دارد که از ترکیب دو مقاومت فوق یعنی سیمی و کربنی ساخته می شود. در این مقاومت ها از یک لایه ماده مقاومتی استفاده شده و در دو انتهای آن مقداری سیم مقاومت دار پیچیده می شود. به این مقاومت ها، مقاومت لایه ای می گویند. شکل زیر یک نمونه از این مقاومت را نشان می دهد:

مقاومت-لایه ای

مقاومت متغیر

مقاومت هایی که در بالا توضیح داده شد همگی از نوع ثابت هستند یعنی مقدار آنها پس از ساخته شدن قابل تغییر نیست. برای تغییر مقدار مقاومت در یک مدار می توان از پتانسیومتر استفاده کرد.

پتانسیومتر المانی سه پایه است که دو سر آن یک مقاومت ثابت دارد و سر وسط آن نسبت به هر یک از دو سر آن می تواند متغیر باشد. پتانسیومترها می توانند خطی یا غیر خطی باشند. در یک پتانسیومتر خطی با چرخاندن پتانسیومتر تا نیمه، مقدار مقاومت متغیر آن، 50 درصد می شود. اما در یک پتانسیومتر غیر خطی این چنین نیست. پتانسیومترهای خطی را با حرف B و غیر خطی را با حرف A مشخص می کنند.

پتانسیومترها در دو شکل عمده ساخته می شوند.

  • پتانسیومترهایی که با پیچ گوشتی تنظیم می شوند که آنها را به همین نام پتانسیومتر می شناسند. این پتانسیومترها برای یکبار تنظیم شدن در داخل مدار به کار می روند.
  • پتانسیومترهایی که یک دسته بزرگ به محور آن متصل است تا بتوان آن را با دست چرخاند. به این پتانسیومترها در بازار، ولوم می گویند.

از پتانسیومترها و ولوم ها اغلب برای تنظیم یک ولتاژ در مدار استفاده می شود. گاهی در یک مدار نیاز است این ولتاژ به صورت دقیق تنظیم شود در حالی که با یک مقدار چرخش پتانسیومتر، تا 5 درصد مقدار آن تغییر می کند. به این منظور، پتانسیومترها و ولوم های هرزگرد (Multiturn) ساخته شده است.

از گفته های فوق چنین بر می آید که پتانسیومترها مقاومتهایی تابع حرکت هستند، اما علاوه بر پتانسیومترها مقاومت های متغیر دیگری نیز ساخته شده است که تابع نور، حرارت، میدان مغناطیسی و ولتاژ هستند.

مقاومت تابع نور :

مقاومت تابع نور

در این مقاومت نسبت به نور تابیده شده مقدار مقاومت کم می شود. این سنسور در تاریکی مطلق، مقاومت بسیار بالا (در حد مگا اهم) و در روشنایی به چند صد اهم هم می رسد. به این مقاومت ها LDR نیز می گویند. برای کنترل نور ، از این مقاومت در بیس یک ترانزیستور استفاده می شود. از LDR ها در ساخت فتوسل، ساخت ربات تعقیب نور، ربات تعقیب خط و … استفاده می شود.

مقاومت تابع حرارت :

مقاومت تابع حرارت

مقدار این نوع از مقاومت ها با حرارت تغییر می کند به این مقاومت ها ترمیستور یا TDR می گویند.

ترمیستورها در دو نوع مثبت (PTC) و منفی (NTC) ساخته می شوند.

ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC)

در این ترمیستورها با افزایش حرارت، مقاومت نیز افزایش می یابد. این مقاومت ها بیشتر به عنوان محافظ مدارات به کار می روند. به این صورت که با مدار سری شده و با زیاد شدن دما، مقاومت بالای آنها ، مدار را به قطع نزدیک می کند تا دوباره دستگاه خنک شده و به کار بیفتد.

ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC)

در این ترمیستور با افزایش دما، مقاومت کاهش می یابد.

مقاومت تابع ولتاژ :

مقاومت تابع ولتاژ

مقدار این مقاومت با افزایش ولتاژ، کاهش می یابد. یعنی با ولتاژ رابطه معکوس دارد. این مقاومت ها به پلاریته ولتاژ وابستگی ندارند. به این مقاومت ها VDR می گویند.

مقاومت تابع میدان مغناطیسی:

در این مقاومت ها تغیرات میدان مغناطیسی در اطراف مقاومت، بر روی اهم آنها تاثیر می گذارد. به این مقاومت ها MDR نیز می گویند.

اتصال مقاومت ها به یکدیگر

بر اساس قوانین مداری، در اتصال مقاومت ها به یکدیگر به صورت سری، مقدار نهایی از حاصل جمع آنها بدست می آید:

مقاومت-سری

رابطه-مقاومت-سری

در اتصال موازی نیز برآیند مقاومت ها از رابطه زیر بدست می آید:

مقاومت-موازیرابطه-مقاومت-موازی