Резистор. Резисторы переменного сопротивления

Как подключить резистор?

Резистор - это элемент электрической цепи, главным свойством которого является определенное активное сопротивление. Существует масса разновидностей резисторов - постоянные, переменные, варисторы, терморезисторы и т.п., а также масса возможных схем включения.

В этой статье рассмотрим основные схемы включения и разберем, как подключить резистор.

Последовательное соединение

Последовательно соединение - одна из основных схем включения резистора. Допустим, нам необходимо спаять два резистора в последовательное соединение. В таком случае:

Если необходимо соединить больше резисторов, действуйте аналогично (см. рисунок). Помните, при последовательном соединении общее сопротивление схемы будет равняться сумме сопротивлений, включенных в нее резисторов.

Параллельное соединение

Параллельное соединение - также одна из основных схем включения резисторов. Для параллельного соединения двух резисторов:

• первые контакты обоих резисторов спаиваются между собой и подключаются к плюсу источника питания;
• вторые контакты обоих резисторов спаиваются между собой и подключаются к минусу источнику питания.

Если необходимо соединить больше резисторов, действуйте аналогично (см. рисунок). Общее сопротивление при параллельном соединении находится по формуле: R1*R2*...*Rn/R1+R2+...+Rn.

Переменный резистор

Переменный резистор можно подключить в схему как последовательно, так и параллельно. Главной его особенностью является тот факт, что на самом его корпусе имеется специальный регулятор, который можно обычно вращать с помощью небольшой отвертки. Управляя регулятором, можно увеличивать или уменьшать сопротивление.

Взглянем на переменный резистор… Что мы о нём знаем? Пока ничего, ведь мы ещё даже не знаем основных параметров этой весьма распространённой в электронике радиодетали. Так давайте же узнаем больше о параметрах переменных и подстроечных резисторов.

Для начала, стоит отметить то, что переменные и подстроечные резисторы являются пассивными компонентами электронных схем. Это значит, что они потребляют энергию электрической цепи в процессе своей работы. К пассивным элементам цепи также относят конденсаторы , катушки индуктивности и трансформаторы .

Параметров, за исключением прецизионных изделий, которые используются в военной или космической технике, у них не слишком много:

Номинальное сопротивление . Без сомнения, это основной параметр. Полное сопротивление может быть в пределах от десятков ом до десятков мегаом. Почему полное сопротивление? Это сопротивление между крайними неподвижными выводами резистора - оно не изменяется.

С помощью регулирующего ползунка мы можем менять сопротивление между любым из крайних выводов и выводом подвижного контакта. Сопротивление будет меняться от нуля и до полного сопротивления резистора (или наоборот - в зависимости от подключения). Номинальное сопротивление резистора указывается на его корпусе с помощью буквенно-числового кода (М15М, 15k и т.п.)

Рассеиваемая или номинальная мощность (мощность резистора). В обычной электронной аппаратуре используются переменные резисторы мощностью: 0,04; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 ватта и более.

Стоит понимать, что проволочные переменные резисторы, как правило, мощнее тонкоплёночных. Да это и не мудрено, ведь тонкая проводящая плёнка может выдержать куда меньший ток, чем провод. Поэтому о мощностных характеристиках можно ориентировочно судить даже по внешнему виду "переменника" и его конструкции.

Максимальное или предельное рабочее напряжение . Тут всё и так понятно. Это максимальное рабочее напряжение резистора, превышать которое не стоит. Для переменных резисторов максимальное напряжение соответствует ряду: 5, 10, 25, 50, 100, 150, 200, 250, 350, 500, 750, 1000, 1500, 3000, 8000 Вольт. Предельные напряжения некоторых экземпляров:

СП3-38 (а - д) на мощность 0,125 Вт - 150 В (для работы в цепях переменного и постоянного тока);

СП3-29а - 1000 В (для работы в цепях переменного и постоянного тока);

СП5-2 - от 100 до 300 В (в зависимости от модификации и номинального сопротивления).

Потенциометр представляет собой устройство, которое у большинства из нас ассоциируется с ручкой регулировки громкости, выступающей из радиоприемника. Сегодня, в эпоху цифровых схем потенциометр используется не слишком часто.

Однако это устройство имеет особый шарм и он не заменим там, где необходима плавная „аналоговая” регулировка. Например, если вы играете на игровой консоли с gamepad. В gamepad есть аналоговые ручки, которые зачастую состоят из 2-х потенциометров. Один управляет по горизонтальной оси, а другой по вертикальной. Благодаря этим потенциометрам, игра становится более точной, чем на обычном цифровом джойстике.

Потенциометр представляет собой переменный резистор. Резистор – радиоэлемент, затрудняющий протекание тока через него. Он используется там, где необходимо уменьшить напряжение или ток.

Регулируемый резистор или потенциометр служит для того же, за исключением того, что он не имеет фиксированного сопротивления, а изменяется по требованию пользователя. Это очень удобно, поскольку каждый предпочитает разную громкость, яркость и другие характеристики устройства, которые можно регулировать.

Сегодня можно сказать, что потенциометр не регулирует функциональные характеристики устройства (это выполняет сама схема с цифровым дисплеем и кнопками), но он служит для изменения его параметров, как управление в игре, отклонение элеронов дистанционно управляемого самолета, вращение камеры видеонаблюдения и т.д.

Как работает потенциометр?

Традиционный потенциометр имеет ось, на которой размещается ручка для изменения сопротивления, и 3 вывода.

Два крайних вывода соединены электропроводным материалом с постоянным сопротивлением. Фактически это постоянный резистор. Центральный вывод потенциометра соединен с подвижным контактом, который перемещается по электропроводному материалу. В результате изменения положения подвижного контакта изменяется и сопротивление между центральным выводом и крайними выводами потенциометра.

Таким образом, потенциометр может изменять свое сопротивление между центральным контактом и любым из крайних контактов от 0 Ом до максимального значения, указанного на корпусе.

Схематически потенциометр можно представить в виде двух постоянных резисторов:

В делителе напряжения крайние выводы резисторов подключены между питанием Vcc и массой GND. А средний вывод с GND создает новое более низкое напряжение.

Uвых = Uвх*R2/(R1+R2)

Если у нас есть резистор с максимальным сопротивлением 10 кОм и его ручку перевести в среднее положение, то мы получим 2 резистора со значением 5 кОм. Подав напряжение 5 вольт на вход, на выходе делителя мы получим напряжение:

Uвых = Uвх * R2/(R1+R2) = 5*5000/(5000+5000) = 5*5/10 = 5*1/2 = 2,5В

Выходное напряжение оказалось равным половине входного напряжения.

А что же произойдет, если мы повернем ручку так, что центральный вывод соединиться с выводом Vcc?

Uвых = Uвх*R2/(R1+R2) = 5*10000/(0+10000) = 5*10000/10000 = 5*1 = 5В

Так как сопротивление резистора R1 уменьшилось до 0 Ом, а сопротивление R2 увеличилась до 10 кОм, на выходе мы получили максимальное выходное напряжение.

Что будет, если мы повернем ручку до упора в противоположную сторону?

Uвых = Uвх*R2/(R1+R2) = 5*0/(10000 0) = 5*0 = 0В

В этом случае сопротивление R1 будет иметь максимальное сопротивление 10 кОм, а сопротивление R2 упадет до 0. Фактически на выходе напряжение будет отсутствовать.

Конструкция, обозначение и разновидности переменных и подстроечных резисторов

Если посмотреть на всё изобилие радиокомпонентов, которые используются в промышленности и радиолюбителями, то нетрудно заметить, что некоторые радиодетали могут изменять величину своего основного параметра.

К таким элементам относятся переменные и подстроечные резисторы, сопротивление которых можно менять.

Переменных резисторов выпускается очень большой ассортимент, как для обычных электронных схем, так и для схем использующих микромонтаж.

Все переменные и подстроечные резисторы подразделяются на проволочные и тонкоплёночные.

В первом случае на керамический стержень наматывается константановая или манганиновая проволока. Вдоль проволочной обмотки перемещается ползунковый контакт. За счёт этого меняется сопротивление между подвижным контактом и одним из крайних выводов проволочной обмотки.

Во втором случае на подковообразную пластину из диэлектрика наносится резистивная плёнка с определённым сопротивлением, а ползунок перемещается вращением оси. Резистивная плёнка - это тонкий слой углерода (проще говоря, сажи) и лака. Поэтому в описании к конкретной модели резистора в пункте тип проводника обычно пишут "углеродистое" или "углерод". Естественно, в качестве материала резистивного слоя могут применяться и другие материалы и вещества.

А чем подстроечные резисторы отличаются от переменных?

Подстроечные резисторы в отличие от переменных рассчитаны на гораздо меньшее число циклов перемещения подвижной системы (ползунка). Максимальное число для некоторых экземпляров, например, для высоковольтного резистора НР1-9А вообще ограничено 100.

Для переменных резисторов количество циклов может достигать 50 000 - 100 000. Этот параметр называют износоустойчивостью. При превышении этого количества надёжная работа не гарантируется. Поэтому применять подстроечные резисторы взамен переменных строго не рекомендуется - это сказывается на надёжности устройства.

Давайте взглянем на устройство тонкоплёночного переменного резистора марки СП1 . На рисунке вы видите реальный переменный резистор, сопротивление которого 1 МОм (1 000 000 Ом).

А вот его внутреннее устройство (снята защитная крышка). Тут же на рисунке указаны основные конструктивные части.

Четвёртый вывод, который виден на первом изображении - это вывод металлической крышки, который служит электрическим экраном и обычно присоединяется к общему проводу (GND).

Подстроечный резистор имеет схожее конструктивное исполнение. Вот взгляните. На фото подстроечный резистор СП3-27б (150 кОм).

Подстройка сопротивления осуществляется регулировочной отвёрткой. Для этого в конструкции резистора предусмотрен паз.

Теперь, когда мы разобрались с устройством переменных и подстроечных резисторов, давайте узнаем, как они обозначаются на принципиальной схеме.

Обозначение переменных и подстроечных резисторов на принципиальных схемах.

Обычное изображение переменного резистора на принципиальной схеме.



Как видим, оно состоит из обозначения обычного постоянного резистора и "отвода" - стрелочки. Стрелка с отводом символизирует средний контакт, который мы и перемещаем по поверхности из намотанного на каркас высокоомного провода или тонкоплёночному покрытию.

Рядом с графическим изображением ставится буква R с порядковым номером в схеме. Также рядом указывается номинальное сопротивление (например, 100k - 100 кОм).

Если переменный резистор включен в схему реостатом (подвижный средний вывод соединён с одним из крайних), то на схеме он может указываться с двумя выводами (на изображении это R2). На зарубежных схемах переменный резистор обозначается не прямоугольником, а зигзагообразной линией. На картинке это R3.

Переменный резистор, объединённый с выключателем питания.



Используется в недорогой переносной аппаратуре. Сам переменный резистор, как правило, используется в цепи регулирования громкости звука, а поскольку он физически (но не электрически!) совмещён с выключателем, то при повороте ручки можно включить прибор и тут же отрегулировать громкость звука. До широкого внедрения цифровой регулировки громкости, такие комбинированные резисторы активно применялись в переносных радиоприёмниках.

На фото - регулировочный резистор с выключателем СП3-3бМ .



На фотографии чётко видна конструкция выключателя, который замыкает свои контакты при повороте дискового регулятора. Часто использовался в аудиоаппаратуре советского производства (например, в переговорных устройствах, радиоприёмниках и пр.).

Также в электронике применяются сдвоенные или объединённые переменные резисторы. У них подвижный контакт конструктивно объединён, и его перемещением можно менять сопротивление у двух или нескольких переменных резисторов одновременно.

Такие резисторы частенько применялись в аналоговой аудиоаппаратуре как регулятор стерео баланса или один из резисторов многополосного эквалайзера. Число сдвоенных резисторов в эквалайзере высокого класса может достигать 20.

В первом квадрате показано обозначение сдвоенного переменного резистора (R1.1; R1.2), который частенько используется в стереофонической аппаратуре. Во втором показано условное изображение на схеме счетверённого переменного резистора. Обратите внимание на буквенную маркировку (R1.1; R1.2; R1.3; R1.4).



На принципиальных схемах объединённые резисторы обозначаются с использованием соединяющей пунктирной линии. Этим указывается то, что их подвижные контакты механически объединены на валу одной ручки-регулятора.

Обозначение подстроечного резистора.



Подстроечный резистор на схеме обозначается аналогично переменному за одним исключением - у него нет стрелочки. Это говорит нам о том, что регулировка сопротивления производится либо единоразово при настройке электронной схемы, либо очень редко при профилактических работах.

Типы переменных и подстроечных резисторов.

Для того чтобы иметь представление обо всём многообразии переменных и подстроечных резисторов ознакомимся с фотографиями.

Неразборный переменный резистор.

Обычный переменный резистор широкого применения. Хорошо заметен тип: СП4 - 1 , мощность 0,25 Ватт, сопротивление 100 кОм.

Резистор снизу залит эпоксидным компаундом, то есть он неразборный и ремонту не подлежит. Этот тип очень надёжный, так как он выпускался для оборонной аппаратуры.

А это подстроечные резисторы СП3-16б . Резисторы СП3-16б предназначены для перпендикулярной установки на печатную плату, а мощность их составляет 0,125 Вт. Имеют линейную (А) функциональную характеристику. Как видим, их конструкция весьма добротна и надёжна.

Однооборотные непроволочные подстроечные резисторы.

Малогабаритный подстроечный резистор, который впаивается непосредственно в печатную плату бытовой аппаратуры. Он имеет очень маленькие размеры и на некоторых платах распаивается до десятка ему подобных.

На фото ниже показаны подстроечные резисторы СП3-19а (справа) мощностью 0,5 Вт. Материал резистивного слоя - металлокерамика.

Лакоплёночные резисторы СП3-38 . Устройство их весьма примитивно.

Так как его корпус является открытым, то на поверхность оседает пыль, конденсируется влага, что и сказывается на надёжности такого изделия. Материал проводника - металлокерамика, а мощность невысока - около 0,125 Вт.

Подстройка таких резисторов осуществляется отверткой из диэлектрика во избежание короткого замыкания. В бытовой электронной аппаратуре найти их довольно легко.

Резисторы РП1-302 (на фото справа) и РП1-63 (слева).

Для подстройки сопротивления резисторов РП1-63 может потребоваться специальная отвёртка. Если приглядется, то паз под отвёртку имеет шестигранную форму. В отличие от СП3-38 такие резисторы имеют защищённый корпус. Это положительно сказывается на их надёжности.

Мощные проволочные подстроечные резисторы.

Здесь показан мощный 3-ёх ваттный проволочный резистор СП5-50МА .

Его корпус сделан просторным, чтобы к проводящему проволочному слою был приток воздуха для охлаждения. Если перевернуть резистор, то можно детально разглядеть его устройство в том числе и изоляционную планку на которой намотан высокоомный проводник.

Высоковольтные регулировочные резисторы.

Достаточно редкий экземпляр подстроечного резистора (НР1-9А ). Ещё не так давно они стояли во всех кинескопных телевизорах и были завязаны в цепи регулировки высокого напряжения. Его сопротивление 68 МОм. (Из телевизора я его, собственно, и вытащил, чтобы сфоткать и показать вам).

Сам по себе НР1-9А является набором керметных резисторов. Его рабочее напряжение 8500 В (это 8,5 киловольт!!!), а предельное рабочее напряжение составляет аж 15 кВ ! Номинальная мощность - 4 Вт. Почему регулировочный резистор НР1-9А называют набором резисторов? Да потому, что он состоит из нескольких. Его внутренняя структура соответствует схеме из 3-ёх отдельных резисторов.

В современных кинескопных телевизорах они встраиваются прямо в ТДКС (Трансформатор диодно-каскадный строчный).

В аудиоаппаратуре с аналоговым управлением часто применяются движковые регулировочные резисторы. Их ещё называют ползунковыми . Они широко использовались в электронных приборах для регулировки яркости, контрастности, громкости, тембра и др. Вот взгляните на их конструкцию.

Далее на фото показан ползунковый переменный резистор СП3-23а . Из маркировки следует, что мощность его составляет 0,5 Вт, а функциональная характеристика соответствует линейной зависимости (буква А). Сопротивление - 1кОм.

Также как и переменные резисторы с круговой движковой системой, ползунковые могут быть сдвоенные, например резистор СП3-23б (самый нижний на первом фото). В его составе два переменных резистора с общим подвижным контактом.

Подстроечные многооборотные резисторы.

Очень часто, особенно в специальной аппаратуре, применялись очень удобные и одно время совершенно дефицитные проволочные многооборотные подстроечные резисторы.

Выводы так же были жёсткие для впайки в уже готовые гнёзда, или выполненные из гибкого провода МГТФ, чтобы их можно было распаять в любые точки платы. От нуля до максимального сопротивления регулировочный винт под отвёртку нужно было повернуть ровно 40 раз. Этим достигалась очень высокая точность установки параметров схемы.

На фото показан многооборотный подстроечный резистор СП5-2А . Изменение сопротивления производится круговым перемещением подвижной контактной системы через червячную пару. За 40 полных оборотов можно изменить его сопротивление от минимального до максимального значения. Применяются резисторы СП5-2А в цепях постоянного и переменного тока, и рассчитаны на мощность 0,5 - 1 Вт (зависит от модификации). Износоустойчивость - от 100 до 200 циклов. Функциональная характеристика - линейная (А).

Более полную информацию по резисторам отечественного производства можно получить из справочника "Резисторы" под редакцией И.И. Четверткова и В.М. Терехова. В нём приведены данные практически по всем резисторам. Справочник вы найдёте .

Ремонт переменного резистора.

Так как переменные резисторы - это электромеханическое изделие, то со временем они начинают портиться. Из-за износа проводящего слоя и ослабления прижима скользящего контакта они начинают плохо работать, появляется так называемый "шорох".

В большинстве случаев восстанавливать неисправный переменный резистор нет смысла, но бывают и исключения. Например, нужного для замены может просто не оказаться под рукой или же он может быть очень редкий. Так в некоторых микшерских пультах используются достаточно редкие и уникальные образцы. Найти замену им сложно.

В таком случае восстановить правильную работу переменного резистора можно с помощью обычного карандаша. Грифель карандаша состоит из графита - твёрдого углерода. Поэтому можно аккуратно разобрать переменный резистор, подогнуть ослабший скользящий контакт, а по проводящему слою несколько раз провести грифелем карандаша. Этим мы восстановим проводящий слой. Также не помешает смазать покрытие силиконовой смазкой. Затем резистор собираем обратно. Естественно, такой метод подходит лишь для резисторов с тонкоплёночным покрытием.

Честно говоря, простейший переменный резистор можно смастерить из простого карандаша, ведь грифель его сделан из углерода! А напоследок, давайте прикинем в уме, как это можно сделать.

Вроде бы простая деталька, чего тут может быть сложного? Ан нет! Есть в использовании этой штуки пара хитростей. Конструктивно переменный резистор устроен также как и нарисован на схеме — полоска из материала с сопротивлением, к краям припаяны контакты, но есть еще подвижный третий вывод, который может принимать любое положение на этой полоске, деля сопротивление на части. Может служить как перестариваемым делителем напряжения (потенциометром) так и переменным резистором — если нужно просто менять сопротивление.

Хитрость конструктивная:
Допустим, нам надо сделать переменное сопротивление. Выводов нам надо два, а у девайса их три. Вроде бы напрашивается очевидная вещь — не использовать один крайний вывод, а пользоваться только средним и вторым крайним. Плохая идея! Почему? Да просто в момент движения по полоске подвижный контакт может подпрыгивать, подрагивать и всячески терять контакт с поверхностью. При этом сопротивление нашего переменного резистора становится под бесконечность, вызывая помехи при настройке, искрение и выгорание графитовой дорожки резистора, вывод настраимого девайса из допустимого режима настройки, что может быть фатально.
Решение? Соединить крайний вывод с средним. В этом случае, худшее что ждет девайс — кратковременное появление максимального сопротивления, но не обрыв.

Борьба с предельными значениями.
Если переменным резистором регулируется ток, например питание светодиода, то при выведении в крайнее положение мы можем вывести сопротивление в ноль, а это по сути дела отстутствие резистора — светодиод обуглится и сгорит. Так что нужно вводить дополнительный резистор, задающий минимально допустимое сопротивление. Причем тут есть два решения — очевидное и красивое:) Очевидное понятно в своей простоте, а красивое замечательно тем, что у нас не меняется максимально возможное сопротивление, при невозможности вывести движок на ноль. При крайне верхнем положении движка сопротивление будет равно (R1*R2)/(R1+R2) — минимальное сопротивление. А в крайне нижнем будет равно R1 — тому которое мы и рассчитали, и не надо делать поправку на добавочный резистор. Красиво же! :)

Если надо воткнуть ограничение по обеим сторонам, то просто вставляем по постоянному резистору сверху и снизу. Просто и эффективно. Заодно можно и получить увеличение точности, по принципу приведенному ниже.

Порой бывает нужно регулировать сопротивление на много кОм, но регулировать совсем чуть чуть — на доли процента. Чтобы не ловить отверткой эти микроградусы поворта движка на большом резисторе, то ставят два переменника. Один на большое сопротивление, а второй на маленькое, равное величине предполагаемой регулировки. В итоге мы имеем две крутилки — одна «Грубо » вторая «Точно » Большой выставляем примерное значение, а потом мелкой добиваем его до кондиции.