O D P O R

Teória

Odpor vodiča na úseku AB vypočítame podľa vzťahu:

(1)

kde s je merná vodivosť materiálu vodiča a S je jeho prierez. Jednotka odporu je 1 ohm (W). Je to odpor takého vodiča alebo úseku vodiča, ktorým by pri napätí 1 V na jeho koncoch pretekal prúd 1 A. Niekedy sa tiež používa vodivosť úseku vodiča, ktorá je prevrátenou hodnotou jeho odporu:

(2)

Jednotkou vodivosti je 1 siemens (S = W^-1)

V prípade homogénneho vodiča dĺžky l konštantného prierezu platí vzťah:

(3)

kde r =1 / s [W m] je merný odpor materiálu vodiča.

Elektrický odpor kovových vodičov sa mení s teplotou. Pre čisté kovy je možno závislosť vyjadriť polynómom:

(4)

Pre menší teplotný rozsah (DT < 100 ºC) možno použiť lineárneho vzťahu

(5)

kde a je teplotní súčiniteľ definovaný v pracovnom bode T₀ .

K meraniu teploty sa využíva predovšetkým čistých kovov. Platina, meď, nikel pre stredné teploty, germánium pre veľmi nízke teploty Ďalej sa využívaní špeciálni zliatiny napríklad slitiny rhodia a železa a nekovových materiálov (kysličníky aj. materiály).

Odporové snímače neelektrických veličín patria do skupiny pasívnych snímačov. Princípom ich činnosti je závislosť elektrického odporu od druhu materiálu, geometrického usporiadania, deformácie, teploty a pod. Pre ďalšie spracovanie signálu je snímač zapojený ako obvodový prvok v elektrickom obvode prevodníka odpor/napätie, resp. odpor/prúd. Podrobnejšie v časti Snímače neelektrických veličín.

Späť

Spájanie rezistorov

Dve možnosti spájania rezistorov:

a) Sériové zapojenie rezistorov (za sebou)

Obr. 1: Sériové zapojenie

Rezistory o odporoch R₁, R₂, …, R_n spojené sériovo - výstupná svorka je spojená so vstupnou svorkou ďalšieho rezistoru (Obr.1) – po pripojení rezistorov k zdroju napätia U bude nimi prechádyať rovnaký prúd I.

Napätie na jednotlivých resistoroch bude: U₁ = R₁ I, U₂ = R₂ I, U_n = R_n I.

Spočítaním dostaneme celkové napätie U:

U = U₁+ U₂+ … + U_n= (R₁+ R₂+ … R_n) I = R I (6)

R = R₁+ R₂+ … R_n(7)

b) Paralelné zapojenie rezistorov (vedľa seba)

Obr. 2: Paralelné zapojenie

Vstupné svorky sú spojené do uzla 1, výstupné do uzla 2 (Obr. 2) – na všetkých rezistoroch je rovnaké napätia U a prúdy stanovíme z Ohmova zákona:

, , ...,

Ak označíme R odpor vedenia medzi uzlami 1 a 2 potom podľa I. Kirchoffova zákona platí:

I = I₁+ I₂+ … I_n

Dosadením do tejto rovnica za jednotlivé prúdy dostaneme:

(7)

(8)

Späť

Vlastnosti rezistorov

Rezistory, ako prvky elektrického obvodu, realizujú elektrický odpor. Charakteristickou hodnotou každého rezistora je hodnota odporu , tolerancia hodnoty odporu a dovolené výkonové zaťaženie .

Výkonové zaťaženie rezistora v elektrickom obvode je dané vzťahom

(9)

Prekročenie dovoleného výkonového zaťaženia rezistora vedie k prekročeniu jeho dovolenej hodnoty oteplenia, k trvalej zmene hodnoty odporu, prípadne k deštrukcii.

Podľa výrobnej technológie rozdeľujeme rezistory s pevnou hodnotou odporu :

a) Rezistor s metalizovanou vrstvou - obr.3. Na nosnom teliesku z keramiky 1 je naparená kovová vrstvička 2. Na koncoch ú kovové čiapočky s vývodmi 3. Hodnota odporu môže byť upravená výrobcom prebrúsením skrutkovicovej drážky, ktorá je v naparenej vrstvičke. Povrch rezistora je opatrený ochranným lakom 4, prípadne smaltom. Je to najbežnejšie používaný typ pre priemyslové účely.

Obr.3 Rezistor s metalizovanou vrstvou

a) značka, b) vyhotovenie

Vyrába sa pod typovým označením TR 151 až 154, TR 191 – 194, presné prevedenie TR 161 – 164. Majú tieto vlastnosti: vysoká časová a teplotná stálosť hodnoty odporu, vysoká presnosť (až ± 0,05 %, pri bežných vyhotoveniach ± 5 %, ± 10 %).

b) rezistory s uhlíkovou vrstvou - konštrukčne zodpovedajú zase obr. 3. Sú však lacnejšie. Používajú sa v spotrebnej elektronike, pre priemyselné účely nie sú vhodné. Vlastnosti : značná dlhoročná časová nestálosť odporu, veľká teplotná závislosť odporu = - 0,2%/°C (záporná). Typové označenie : TR 112, TR 143-147.

c) Rezistor hmotový - má celé teleso (obr. 3) vyrobené z odporovej hmoty. Je vhodný pre použitie pri veľmi vysokých frekvenciách (> 100 MHz), lebo má veľmi malú parazitnú vlastnú indukčnosť.

d) Rezistory drôtové majú na základnom telese navinutý odporový drôt. Vlastnosti : dobrá časová stálosť maximálna dosiahnuteľná hodnota odporu cca 20 k, pomerne vysoká dovolená povrchová teplota (až 350°C) umožňuje dosiahnuť malých rozmerov i pri väčších výkonových zaťaženiach, veľká vlastná indukčnosť obmedzuje použitie pri vysokých frekvenciách.

Späť

Potenciometre

Potenciometer je rezistor s mechanicky meniteľnou hodnotou odporu. Zmena sa zabezpečuje mechanicky posunom bežca po celom rozsahu odporu. Používa sa pre ne aj názov reostat. Schematická značka je na obr.4.

Obr. 4 Potenciometer

a), b) schematické značky, c) konštrukcia drôtového potenciometra

Ak je potenciometer ovládaný vo vnútri zariadenia (napr. skrutkovačom), čo sa používa pri uvádzaní zariadenia do prevádzky (ladení a pod.) s nastavenou potrebnou hodnotou, ide o tzv. trimer (nastaviteľný rezistor). Jeho schematická značka je na obr.2b.

Potenciometre a odporové trimre majú odporovú dráhu umiestnenú na nosnej pertinaxovej alebo keramickej doštičke, vytvorenú technológiami ako pri pevných rezistoroch:

a) potenciometre s uhlíkovou vrstvou - sú nestabilné časovo i teplotne, rýchle podliehajú mechanickému opotrebeniu. Sú vhodné len pre lacné spotrebné prístroje.

b) potenciometre s cermentovou vrstvou na keramickej doštičke - sú s teplotou pomerne stále. Vhodné pre odporové trimre v priemyselnej elektronike. Majú podobné vlastnosti ako metalizované pevné rezistory.

c) drôtové potenciometre – stála hodnota odporu, malé mechanické opotrebenie, veľké výkonové zaťaženie. Maximálna hodnôt odporu je asi 50 k.

Pre dosiahnutie vysokej presnosti je potrebná čo najdlhšia odporová dráha. Pri malej veľkosti potenciometra to dosiahneme napr. usporiadaním dráhy do skrutkovice. Na izolovanom nosiči napr. smaltovnom Cu drôte Ø 2 mm je navinutý odporový drôt. Nosič je potom vinutý do skrutkovice a po nej sa odvaľuje bežec, ako to vidíme na obr.4.

Späť