Elektriline vastus: Mis see on ja mida see teeb? (Näited lisatud)

Väli: Põhiline Elekter

China

Mis on elektriline vastus?

Vastus (tuntud ka kui elektriline vastus) on määratletud kui kahepinna passiivne elektriline element, mis pakkub vastust elektrivoolu jaoks. Vastus on mõõt vastusele, mida vastus tekitab elektrivoolu liikumisele. Mida suurem on vastuse vastus, seda suurem takistus elektrivoolu liikumisele. On olemas palju erinevat tüüpi vastusi, näiteks termistor.

Elektrilises ja elektroonilises ringis on vastuse peamiseks funktsiooniks "vastustada" elektronide voolule, st elektrivoolu. Sellepärast nimetatakse selle eest vastuseks.

Vastused on passiivsed elektrilised elemendid. See tähendab, et nad ei saa mitte mingit energiat ringile, vaid võtavad energiat ja dissipeerivad selle soojuse kujul, kui läbi neid voolab elektrivool.

Erinevaid vastuseid kasutatakse elektrilistes ja elektroonilistes ringides, et piirata elektrivoolu või luua spänningupõhjustusi. Vastused on saadaval paljudes erinevates vastustasuudes, alates murdosa Ohmist (Ω) kuni miljonitesse Ohmite.

Ohmi seaduse järgi on vastuse üle jääv spänning otseproporatsionaalne läbi selle voolava elektrivooluga. Kus vastus R on proportsionaalsuse konstant.

Mis teeb vastus?

Elektrilistes ja -seadmetes kasutatakse vastusid selleks, et piirata ja reguleerida voolu, jagada pinget, kohandada signaalide tasemeid, viia aktiivsete elementide biasimine jne.

Näiteks mitme vastuse sarikas ühendamine kasutatakse voolu piiramiseks läbi valgustava dioodi (LED). Muid näiteid on toodud allpool.

Kaitsta pingejõudude eest

Snubber tsükkel, kus vastuse ja kondensaatori sarikas ühendatakse paralleelselt tahveltransistoriga, kasutatakse tugeva pingehõljumise takistamiseks tahveltransistori lähedal. See on tuntud kui snubber tsükkel, mis kaitstab tahveltransistorit suure $\frac{dv}{dt}$ eest.

Vastusid kasutatakse ka LED-valgustite kaitsekuna pingejõudude eest. LED-valgustid on tundlikud suure elektrivoolu suhtes, seega kahjustuvad need, kui vastust ei kasutata elektrivoolu kontrollimiseks LED-d läbi.

Tagasta õige pinge lootes pingu languseks

Iga element elektriliigendis, nagu valgus või lülitin, nõuab kindlat pinget. Selleks kasutatakse vastusid, et luua pingu langus elementide kaudu, tagades nii sobiva pinge.

Mis on elektriline vastus (vastuse ühikud)?

Vastuse SI ühik on ohm ja see tähistatakse Ω-ga. Ohmi ühiku nimi tuleb saksa füüsiku ja matemaatiku Georg Simon Ohmi järgi.

SI süsteemis on üks ohm võrdne ühe voltiga amperit kohta. Seega,

$\begin{align*} 1\,\,Ohm = 1 \frac{Volt}{Ampere} \end{align*}$

Seega, vastus mõõdetakse ka voltide amperit kohta.

Vastused valmistatakse ja määratakse laia väärtuste ulatuses. Seetõttu on vastuse tuletatud ühikud vastavalt nende väärtustele, näiteks milliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) ja megaohm (1 MΩ = 106 Ω) jne.

Elektrilise vastuse elektroonika skeemi sümbol

Elektriliste vastustele kasutatakse peamiselt kahte skeemi sümbolit. Kõige levinum vastuse sümbol on särkeline joon, mida laialdaselt kasutatakse Põhja-Ameerikas.

Teine vastuse sümbol on väike ruut, mida laialdaselt kasutatakse Euroopas ja Aasias, ja seda nimetatakse rahvusvaheliseks vastuse sümboliks.

Vastuse skeemi sümbolid on näha järgmisel pildil.

Ettevõtte WeChati pilt_1710134355893.png — Vastuse sümbol

Ettevõtte WeChati pilt_1710134362141.png — Vastuse sümbol

Sariv ja paralleelne vastus

Sarivastuste valem

Allpool näidatud kretsides on n vastust saris ühendatud.

Kui kaks või rohkem vastust on saris ühendatud, siis nende vastuste ekvivalentne vastus on võrdne nende individuaalsete vastustega.

Matemaatiliselt väljendatakse seda kui

$\begin{align*} R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} R_n \end{align*}$

Riituses ühenduses jääb iga individuaalse vastu kaudu virtsijahtuvate voolu tugevus konstandiks (st. iga vastu kaudu virtsijahtuv vool on sama).

Näide

Nagu järgmisel skeemil näidatud, on kolm vastikut, 5 Ω, 10 Ω ja 15 Ω, ühendatud riitus. Leidke riitusega ühendatud vastikute ekvivalentne vastus.

Lahendus:

Antud andmed: $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ ja $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

Valemile järgi,

$\begin{align*} \begin{split} & R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \\ & = 5 + 10 + 15 \\ & R_e_q_.= 30\,\,\Omega \end{split} \end{align*}$

Nii saame paralleelselt ühendatud vastikute ekvivalentse vastuse 30 Ω.

(märkus: ülalpool oleva schelli diagrammi kohaselt on vastus 25 Ω. See on tüpi, õige vastus on 30 Ω)

Paralleelselt ühendatud vastikute valem

Allpool näidatud skeemis on n arvu vastikut paralleelselt ühendatud.

Kui kaks või rohkem vastikut on paralleelselt ühendatud, siis nende paralleelselt ühendatud vastikute ekvivalentne vastus on võrdne individuaalsete vastustega vastutavate osade summa pöördväärtusega.

Matemaatiliselt väljendatakse seda järgmiselt:

$\begin{align*} \frac{1}{R_e_q_.} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ........ + \frac{1}{R_n} \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_n} \end{align*}$

Paralleelses ühenduses jääb igas individuaalses vastendis voognev voltagel konstand (st iga vastendi kaudu voognev voltagel on sama).

Vastendikud (Näidisrakendused)

LED-i vooga piirav vastend

LED-is on väga oluline vooga piirata. Kui LED-i kaudu liiget voolab, võib see kahjustuda. Seega kasutatakse vooga piiravat vastendit, et piirata või vähendada LED-i kaudu voolavat voolu.

Vooga piiravad vastendid on ühendatud LED-iga sariseeria, et piirata LED-i kaudu voolavat voolu turvalisse väärtusse. Näiteks, nagu allpool näha, on vooga piirav vastend ühendatud LED-iga sariseeria.

Arvuta vajaliku vooga piirava vastendi väärtus

Vooga piirava vastendi väärtuse arvutamisel tuleb teada olla kolm LED-i spetsifikatsiooni või omadust:

LED-i eesmärgil vajaolev voltagel (andmete lehest)
LED-i maksimaalne eesmärgil vajaolev vool (andmete lehest)
Vs = tarvikuvool

Eesmärgil vajaolev voltagel on voltagel, mida vajatakse LED-i sisselülitamiseks, ja see on tavaliselt 1,7 V kuni 3,4 V vahel, sõltuvalt LED-i valguse värvist. Maksimaalne eesmärgil vajaolev vool on pidev vool, mis voolab LED-i kaudu, ja see on tavaliselt umbes 20 mA lihtsate LED-de puhul.

Nüüd saame vajaliku joonteistite vastenduse arvutada järgmise võrrandi abil,

$\begin{align*} R = \frac{V_S - V_F}{I_F} \end{align*}$

kus, $V_S$ = toitepinge

$V_F$ = edasipinge

$I_F$ = maksimaalne edasi Virtus

Vaatame näidet vajaliku joonteistite vastenduse arvutamiseks ülaltoodud valemiga.

Tõstmisvastendid

Tõstmisvastendid on vastendid, mida kasutatakse elektronikalogikakeemistes, et tagada signaali teadaolev olek.

Teisisõnu, tõstmisvastendid kasutatakse selleks, et tagada, et viis on tõstetud kõrge loogilise tasemeni, kui sisend tingimust ei ole. Tõstmisvastenditega töötav vastend (pull-down) toimib sarnaselt tõstmisvastenditega, välja arvatud, et need viie tõstavad madala loogilise tasemeni.

Moodneid IC-d, mikrokontrollerid ja digitaalsed loogikaväravad omavad palju sisend- ja väljundpinni, ja need sisendid ja väljundid tuleb õigesti seadistada. Seetõttu kasutatakse pull-up vastuseid, et tagada mikrokontrolleri või digitaalse loogikavärava sisendpinna õige staatuse.

Pull-up vastused kasutatakse kombinatsioonis transistoritega, lülitete, nuppude jne, mis katkestavad järgnevate komponentide füüsikaühendust maaga või VCC. Näiteks on allpool näidatud pull-up vastuse skemaatik.

企业微信截图_17101346272890.png — Pull-up vastuse skemaatik

企业微信截图_17101346341956.png — Pull-up vastuse skemaatik

Nagu näha, kui lülitus on suletud, läheb mikrokontrolleri või värava sisendsping (Vin) maale, ja kui lülitus on avatud, siis mikrokontrolleri või värava sisendsping (Vin) tõmbatakse üles sisendspingini (Vin).

Seega, pull-up vastus võib biasida mikrokontrolleri sisendpinna või värava, kui lülitus on avatud. Pull-up vastusa puudumisel oleksid mikrokontrolleri või värava sisendid ujumas, st kõrge impedantsiga seisundis.

Tavaline pull-up vastuse väärtus on 4,7 kΩ, kuid see võib varieeruda rakenduse sõltuvalt.

Voltipitk vastuses

Voltipitk vastuses on lihtsalt vastuse ümber oleva volti väärtus. Voltipitku nimetatakse ka IR-pituna.

Kas teame, vastus on passiivne elektriline element, mis pakub elektrilist vastust elektrivoolu liikumisele. Seega, ohmi seaduse kohaselt tekib vastuses voltipitk, kui vool läbib vastust.

Matemaatiliselt võib vastuse vastendatud voltagi väljendada kui,

$\begin{align*} V (Voltage \,\, Drop) = I * R \end{align*}$

Voltagivahetuse märgid (IR-vahetused)

Vastuse voltagivahetuse märgi määramiseks on väga oluline strõngi suund.

Vaadake näiteks vastust vastusega R, kus strõng (I) voolab punktist A punkti B, nagu allpool olevas joonisel näidatud.

Seega on punkt A suuremas potentsiaalis kui punkt B. Kui me liigume punktist A punkti B, siis V = I R negatiivne, st -I R (see tähendab, et potentsiaal langab). Samuti, kui me liigume punktist B punkti A, siis V = I R positiivne, st +I R (see tähendab, et potentsiaal kasvab).

Nii on selge, et vastuse voltagivahetuse märk sõltub strõngi suunast vastuses.

Vastuste värvikoodid

Vastuste värvikoodid kasutatakse vastuse vastendatud väärtuse ja protsenditolerantsi tuvastamiseks. Värvikoodid kasutavad värvilisi ribbi, et neid tuvastada.

Nagu allolevas joonisel näidatud, on vastusel neljä värviribba. Kolm ribbat on prinditud üksteise kõrval, ja neljas ribb on prinditud veidi eemale kolmandast ribbast.

4 band resistor color code — Neli-ribbeline vastuse värvikood

Vasakult esimesed kaks riba tähistavad olulisi numbreid, kolmas riba tähistab kümnendkohalise korrutaja ja neljas riba tähistab tolerantsi.

5 band resistor code — Viie ribaga vasturääni värvikood

Allpool on tabel, mis näitab erinevate värvi kodeeringute puhul vasturäädas olulisi numbreid, kümnendkohtalisi korrutajaid ja tolerantsi.

Põhipunktid:

Kuldne ja pruun riba asetatakse alati paremale.
Vasturäädade väärtus loetakse alati vasakult paremale.
Kui tolerantsriba puudub, leia pool, millel on riba lähedal kontaktil ja tee sellest esimene riba.

Näide (Kuidas arvutada vasturäädade väärtust?)

Näidatud on pildil, et süsiniku värviga kodeeritud vasturäädal on esimene ring rohelise, teine sinise, kolmas punase ja neljas kuldsena värvinud. Leidke vasturäädade spetsifikatsioonid.

Lahendus:

Vasturäädade värvi kodeeringu tabeli järgi,

Roheline	Sinine	Punane	Kuldne
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

$\begin{align} R = 56 10^2 \Omega \SI{\pm 5}{\%} \,\, \end{align*}$

Nii on vastuse väärtus $5600\,\,\Omega$ tollimisega ${\pm 5}{\%}$ .

Seega on vastuse väärtus vahemikus

$5600 + 5 \% = 5600 + 280 = 5880 \,\,\Omega$

$5600 - 5 \% = 5600 - 280 = 5320 \,\,\Omega$

Seega on vastuse väärtus vahemikus $5880\,\,\Omega$ ja $5320\,\,\Omega$ .

Tähe või tähtkood (RKM kood)

Mõnikord on vastud nii väikesed, et värvikoodi kasutamine on raske. Sellistes juhtumites kasutatakse vastude määramiseks tähe või tähtkoodi. See tundlikkust kood nimetatakse ka RKM koodiks.

Vastude kodeerimiseks kasutatakse tähti R, K ja M. Kui kaks kümnendnumbrit eraldab täht, siis see täht toimib komana. Näiteks täht R tähistab omad, K kiloomaad ja M megomaad. Vaatame näiteid sellest.

Vastus	Tähtkood
0,3 Ω	R3
0,47 Ω	R47
1 Ω	1R0
1 KΩ	1K
4,7 KΩ	4K7
22,3 MΩ	22M3
9,7 MΩ	9M7
2 MΩ	2M

Näide – tähe või numbrilise koodi kasutamine

Tolerants märgitakse kui

Täht	Tolerants
F	${\pm 1}{\%}$
G	${\pm 2}{\%}$
J	${\pm 5}{\%}$
K	${\pm 10}{\%}$
M	${\pm 20}{\%}$

Näide – Vastend, millel on tähtkood:

Vastuseid tüübid

On olemas erinevaid vastustuurüppeid, kuhu kuuluvad nende ainulaadlikud omadused ja spetsiifilised kasutusalad.

Kõige tavalisemad vastusuurüpped on fikseeritud vastused ja muutuvad vastused. Mõlemad tüübid on loetletud allpool.

Fikseeritud vastused

Fikseeritud vastused on kõige laialdasemalt kasutatav vastusuurüpp. Neid kasutatakse elektroonikakitsedes tingimuste reguleerimiseks ja õiget toimimist tagamiseks. Fikseeritud vastustuurüpped on loetletud allpool.

Ühendkütusega vastused (ülekütusega vastused)
Ühendkütusega pilvresistood
Ühendkütusega filmvastused
Termistor (soojusvastus)
Lõikudega võrgustatud vastused
Pinnal pannud vastused
Meetalifilmiga vastused
Meetaalioksidefilmiga vastused
Tihedafilmiga vastused
Õhukefilmiga vastused
Fooliumivastused
Prinditud ühendkütusega vastused
Ammeter Shunts Vastus (Voolide tuvastamise vastus)
Ruuduvälgivastus

Muutuvad vastused

Muutuvad vastused koosnevad ühest või mitmest fikseeritud vastuselemendist ja liugurist. Need annavad kolme ühendust elemendiga; kaks on ühendatud fikseeritud vastuselementiga, ja kolmas on liugur. Liuguri liigutamisel erinevatele terminaalidele saame muuta vastuse väärtust.

Muutuvate vastustuurüpped on loetletud allpool.

Reguleeritavad vastukad
Potentsioomeetrid
Muutuvad vastukad (Reostaat)
Vastikade dekaadikast (Vastika asenduskast)
Varistorid (mitte-lineaarne vastik)
Valguse sõltuv vastik (LDR) või fotoresistor
Trimmid

Mõned erilised vastikate tüübid hõlmavad:

Vee vastik (veereostaat, vedelike reostaat)
Ballastvastik
Fenoolne mullitud komposiitsvastik
Cermet-vastikud
Taantalvastikud

Vastikate suurused (kõige levinumad vastikaväärtused)

Vastikate suurused on organiseeritud mitme erineva standardsete vastikaväärtuste sarja kujul. 1952. aastal otsustas rahvusvaheline elektrotehnika komisjon määrata standardseid vastikutegurite ja tolerantside väärtusi, et suurendada komponentide ühilduvust ja lihtsustada vastikate tootmist.

Need standardväärtused viitavad IEC 60063 eelistatud arvude E-sarjale. Need E-sarjad on klassifitseeritud kui E12, E24, E48, E96 ja E192, mis sisaldavad vastavalt 12, 24, 48, 96 ja 192 erinevat väärtust igas dekaadis.

Allpool on loetletud kõige levinumad vastikaväärtused. See on E3, E6, E12 ja E24 standardvastikaväärtused.

E3 standardvastikasarja:

E3 vastikasarja väärtused on kõige levinumad vastikaväärtused elektronikaindustris.

1,0

2,2

4,7

E6 standardne vastikute sarja:

E3 vastikute sarja kasutatakse ka kõige sagedamini, ja see pakub laia valikut tavalisi vastikutest väärtustest.

1,0	1,5	2,2
3,3	4,7	6,8

E12 standardne vastikute sarja:

1,0	1,2	1,5
1,8	2,2	2,7
3,3	3,9	4,7
5,6	6,8	8,2

E24 standardne vastuseerijada:

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

Vastusvahendite tolerants on tavaliselt määratud ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , ja ${\pm 1}{\%}$ .

Mis vastusest koosneb?

Sõltuvalt rakendusest kasutatakse vastuseid valmistamiseks mitmeid materjale.

Vastused valmistatakse süsinikust või vaskest, mis muudab elektrivoolu ringis liikumise raskeks.
Kõige levinum ja üldkasutuslik vastus on süsinikuvestik, mis on kõige sobivam madalate jõudlusega elektroonilistes tsüklites.
Manganin ja constantan alliaadid kasutatakse standardsete lindidega vastuste tootmiseks, kuna neil on kõrge vastupanuvõime ja madal temperatuuriga vastupanuvõimu temperatuurikoefitsient.
Manganini folia ja viidu kasutatakse vastustele tootmiseks, nagu näiteks ampermetri paralleelvastused, kuna manganinil on peaaegu nulline temperatuuri koefitsient vastusele.
Nikel-kuprum-mangaan alliaasit kasutatakse standardsete vastuste, viiduvarustatud vastuste, täpsuste viiduvarustatud vastuste jne tootmiseks. Selle alliaasi koostis on: Nikkel = 4%; Kuprum = 84%; Mangaan = 12%.

Mis on vastuste tavalised kasutusalad (vastuste rakendused)

Vastuste rakendusi hõlmavad:

Vastusti kasutatakse tähistajates, oskillaatorites, digitaalsetes multimeetrites, modulaatorites, demodulaatorites, edastajates jne.
Valgusvastustid kasutatakse vargusvalvurites, leekide tuvastajates, fotograafiametodes jne.
Viiduvarustatud vastusti kasutatakse paralleelselt ampermeetriga, kui vajalik on suur tundlikkus, tasakaalustatud voolukontroll ja täpne mõõtmine.

Allikas: Electrical4u.

Avaldus: Austa originaali, heade artiklite väärib jagamist, kui on autoriõiguste rikkumist, palun võta ühendust eemaldamiseks.

Anna vihje ja julgesta autorit!

Teemad:

Põhiline Elekter

Elektriline vastus

Ekspertide kohta

Electrical4u

China

Eraldusvaldkond

Basic Electrical

Professionaalne artikkel

607