Электрические сопротивления широко используются в радио и электронных приборах. В электротехнике электрические сопротивления принято называть РЕЗИСТОРЫ. Мы знаем, что электрические сопротивления измеряются в единицах которые называются Ом. На практике часто нужны бывают сопротивления в тысячи, а то и миллионы Ом. Поэтому для обозначения сопротивлений приняты следующие размерные единицы:
Основное назначение резисторов - создавать необходимые токи или напряжения для нормального функционирования электронных схем.
Рассмотрим схему применения резисторов, например, для получения заданного напряжения.
Пусть у нас имеется источник питания GB с напряжением U=12V. Нам необходимо получить напряжение на выходе U1=4V. Напряжения в схеме принято измерять относительно общего провода (земли).
Напряжение на выходе рассчитывается для заданного тока в цепи (I на схеме). Предположим, что ток равен 0,04А. Если напряжение на R2 равно 4 Вольта, то напряжение на R1 будет Ur1 = U - U1 = 8V. По закону Ома найдем величину сопротивлений R1 и R2.
R1 = 8 / 0,04 = 200 Ом;
R2 = 4 / 0,04 = 100 Ом.
Для реализации такой схемы нам необходимо, зная величину сопротивлений, подобрать резисторы соответствующей мощности. Подсчитаем мощность рассеиваемую на резисторах.
Мощность резистора R1 должна быть не меньше: Pr1 = Ur12 / R1; Pr1 = 0,32Wt, а мощность R2: Pr2 = U1 2 / R2 = 0,16Wt. Приведенная на рисунке схема называется делителем напряжения и служит для получения более низких напряжений относительно входного напряжения.
Конструктивно резисторы разделяются по собственному сопротивлению (номиналу), отклонению в процентах от номинала и рассеиваемой мощности. Номинал сопротивления и процентное отклонение от номинала указываются надписью или цветной маркировкой на резисторе, а мощность определяется по габаритным размерам резистора (для резисторов малой и средней, до 1 Вт, мощности), для мощных резисторов мощность указывается на корпусе резистора.
Наибольшее распространение получили резисторы типа МЛТ и ВС. Эти резисторы имеют цилиндрическую форму и два вывода для подключения в электрическую схему. Так как резисторы (не мощные) имеют небольшие размеры, то они обычно маркируются цветными полосами. Назначение цветных полос стандартизировано и справедливо для всех резисторов изготовленных в любой стране мира.
Первая и вторая полоса - это числовое выражение номинального сопротивления резистора; третья полоса - это число на которое нужно умножить числовое выражение полученное из первой и второй полос; четвертая полоса - это процентное отклонение (допуск) значения сопротивления от номинального.
Вернемся опять к делителю напряжения. Иногда бывает нужно получить не одно, а несколько более низких напряжений относительно входного напряжения. Для получения нескольких напряжений U1, U2 ... Un можно использовать последовательный делитель напряжения, а для изменения напряжения на выходе делителя использовать переключатель (обозначается SA).
Рассчитаем схему последовательного делителя напряжения для трех выходных напряжений U1=2V, U2=4V и U3=10V при входном напряжении U=12V.
Предположим, что ток I в цепи равен 0,1А.
Сначала найдем напряжение на сопротивлении R4. Ur4 = U - U3; Ur4 = 12 - 10 = 2V.
Найдем величину сопротивления R4. R4 = Ur4 / I; R4 = 2V / 0,1A = 20 Ом.
Мы знаем напряжение на R1, оно равно 2V.
Найдем величину сопротивления R1. R1 = U1 / I; R1 = 2V / 0,1A = 20 Ом.
Напряжение на R2 равно U2 - Ur1. Ur2 = 4V - 2V = 2V.
Найдем величину сопротивления R2. R2 = Ur2 / I; R2=2V/0,1A=20 Ом.
И наконец найдем величину R3, для этого определим напряжение на R3.
Ur3 = U3 - U2; Ur3 = 10V - 4V = 6V. Тогда R3 = Ur3 / I = 6V / 0,1A = 60 Ом.
Очевидно, что зная как рассчитывать делитель напряжения, мы можем изготовить делитель на любое напряжение и любое количество выходных напряжений.
Ступенчатое (не плавное) изменение напряжения на выходе называется ДИСКРЕТНЫМ. Такой делитель напряжения бывает не всегда приемлем так как требует, при большом количестве выходных напряжений, большого числа резисторов и многопозиционного переключателя, а также регулировка напряжения на выходе производится не плавно.
Как же изготовить делитель с плавной регулировкой выходного напряжения? Для этого следует применить переменный резистор. Устройство переменного резистора показано на рисунке.
Перемещение ползунка приводит к плавному изменению сопротивления. Перемещение ползунка из нижнего (смотрите схему) положения в верхнее приводит к плавному изменению напряжения U которое будет показывать вольтметр.
Изменение сопротивления в зависимости от положения ползунка принято выражать в процентах. Переменные резисторы в зависимости от применения в электронных схемах и конструкции могут иметь:
линейную зависимость сопротивления от положения ползунка - линия А на графике;
логарифмическую зависимость - кривая Б на графике;
обратнологарифмическую зависимость - кривая В на графике.
Зависимость изменения сопротивления от перемещения ползунка у переменных резисторов указывается на корпусе резистора соответствующей буквой в конце маркировки типа резистора.
Конструктивно переменные резисторы делятся на резисторы с линейным перемещением ползунка (Рис. 1), резисторы с круговым перемещением ползунка (Рис. 2) и резисторы подстроечные для регулировки и подстройки электронных схем (Рис. 3). По параметрам переменные резисторы делятся по номинальному сопротивлению, мощности и зависимости изменения сопротивления от изменения положения ползунка. Например обозначение СП3-23а 22кОм 0,25ВТ означает: Сопротивление Переменное, модель №23, характеристика изменения сопротивления типа "А", номинальное сопротивление 22 кОм, мощность 0,25 Ватт.
Переменные резисторы нашли широкое применение в радио и электронных приборах в качестве регуляторов, элементов настройки и элементов управления. Например, вам наверняка знакомы такие радиотехнические приборы, как радиоприемник или музыкальный центр. Они используют переменные резисторы в качестве регуляторов громкости, тембра, подстройки частоты.
На рисунке приведен фрагмент блока регуляторов тембра и громкости музыкального центра, причем в регуляторе тембра применены линейные ползунковые переменные резисторы, а регулятор громкости имеет вращающийся ползунок.