- Darmowa dostawa od 500 zł
- Wysyłka w 24h
- Wsparcie w doborze elementów
Skip to content Czy zastanawiałeś się kiedyś, co łączy Twój telefon, telewizor i kuchenkę mikrofalową? Setki, a czasem tysiące maleńkich, niepozornych elementów, z których jeden stanowi absolutny fundament każdej płytki drukowanej. Niezbędny? To mało powiedziane. Mówię o rezystorze – elemencie, bez którego elektronika po prostu by nie istniała. Otwórz dowolny schemat, a gwarantuję Ci: on tam jest. Dziś zanurzymy się w świat oporu i odkryjemy, dlaczego jest on niedocenianym bohaterem każdego urządzenia.
W poprzedniej lekcji opanowałeś lutowanie i poznałeś prawo Ohma – fundamentalną zależność między napięciem, natężeniem prądu i rezystancją. Teraz nadszedł czas, aby szczegółowo omówić rezystory: jak odczytywać ich oznaczenia kolorystyczne, rozumieć ich moc znamionową, łączyć je w obwodach i dokładnie mierzyć za pomocą multimetru. Ta lekcja łączy teorię z praktyką, ucząc Cię umiejętności, które przydadzą Ci się w każdym projekcie elektronicznym.
Do końca tej lekcji będziesz potrafił:
Rezystory występują w różnych kształtach i rozmiarach. Jak widać, mogą być większe lub mniejsze, a nawet regulowane (rezystory zmienne lub potencjometry). Wykonane są z różnych materiałów, a wyróżniamy rezystory węglowe, metalizowane i drutowe.
Różne rodzaje rezystorów.
W zależności od funkcji, rezystory mają różne symbole na schematach. Na razie wystarczy jeden symbol, który znasz już z lekcji 1. Alternatywnie możesz również zobaczyć symbol zygzaka, który jest częściej używany na rynku amerykańskim.
Rezystor – symbol (konstrukcja IEC).
Rezystor – symbol (projekt IEEE).
Zasada działania rezystora jest prawdopodobnie dobrze znana nam wszystkim z poprzedniej lekcji, ale krótkie przypomnienie nie zaszkodzi – ogranicza on prąd płynący w obwodzie. Trzeba się jednak przyzwyczaić do faktu, że w elektronice nie ma czegoś za darmo.
Pamiętajcie, co mówiłem wcześniej – w elektronice zawsze istnieje kompromis. Rezystor nie ogranicza magicznie prądu – ta energia musi gdzieś zostać pochłonięta. Energia elektryczna w rezystorze jest przekształcana w ciepło. Om to miara łatwości przepływu elektronów przez materiał – jednostka, o której uczyliśmy się w Lekcji 1.
Najpierw poznajmy metodę obliczania wartości rezystorów na podstawie widocznych na nich kolorowych pasków. To niezbędna umiejętność – będziesz jej stale używać podczas budowania obwodów lub identyfikacji elementów.
Rezystory mogą mieć różną liczbę pasków – 4, 5 lub 6. Każdy kolor reprezentuje wartość, a ich połączenie daje nam wartość rezystora i jego tolerancję.
Tabela referencyjna kodów kolorów rezystorów.
Sprawdźmy, jakie elementy znajdują się w torbie dołączonej do Lekcji 2 naszego Zestawu Elektronika Kompletnego! Weźmy jeden z sześciu rezystorów.
Pierwszym krokiem jest znalezienie złotego lub srebrnego paska. Wskazują one na tolerancję, a jak widać w tabeli, złoto to 5%, a srebro 10%.
Dokładniej rzecz ujmując, tolerancja to odchylenie od wartości bazowej. W przypadku złotego paska, co oznacza tolerancję 5%, rezystor 1 kΩ (czyli 1000 omów) może wahać się od 950 do 1050 omów. W przypadku srebra (10%) może wahać się od 900 do 1100 omów.
Teraz już wiesz, dlaczego powiedziałem, że w elektronice nie ma nic idealnego i skąd biorą się te rozbieżności między teorią a praktyką.
Pasek oznaczający tolerancję jest zawsze brany pod uwagę jako ostatni, dlatego od niego zaczęliśmy – ponieważ najłatwiej go znaleźć na danym rezystorze.
Wskazówka: Jeśli masz problem z określeniem, na którym końcu znajduje się pasek tolerancji, poszukaj złotego lub srebrnego paska – prawie zawsze znajduje się on na końcu. Pozostałe paski będą bliżej siebie, bliżej przeciwległego końca.
Rezystory 4-paskowe
Patrząc na rezystor i wiedząc, który pasek jest ostatni, można łatwo zauważyć, że pierwszy jest brązowy, drugi czarny, trzeci czerwony, a czwarty złoty.
W systemie 4-paskowym pierwsze dwa to cyfry, które zapisujemy, trzeci pasek to mnożnik, a czwarty to tolerancja.
Rezystor 4-paskowy: Brązowy-Czarny-Czerwony-Złoty = 1k Ω ±5%
Teraz skorzystamy z tabeli referencyjnej. Podobne tabele znajdziesz w internecie lub skorzystasz z tej dołączonej do Zestawu Elektronika Kompletnego.
W tabeli szukamy koloru brązowego i jego wartości, która wynosi 1.
Czarny wynosi 0.
Czerwony jest mnożnikiem, który wynosi 100.
Więc 10 razy 100 daje nam 1000 omów, czyli 1 kΩ z tolerancją 5% – proste, prawda?
Przykład praktyczny
Skoro tak dobrze nam idzie, weźmy inny rezystor dołączony do Lekcji 2 zestawu „Kompletne podzespoły elektroniczne”. Możesz zobaczyć kolory: brązowy, czarny, pomarańczowy i złoty.
Brązowy to 1, czarny to 0, a pomarańczowy to 1000, więc 10 razy 1000 równa się 10 000Ω lub 10 kΩ z tolerancją 5%.
Rezystory 5-pasmowe i 6-pasmowe
W systemie 5-paskowym zasada obliczeń jest dokładnie taka sama, z tą różnicą, że pierwsze 3 paski to cyfry, czwarty to mnożnik, a ostatni to tolerancja. System ten pozwala na uzyskanie bardziej precyzyjnych wartości – na przykład można uzyskać 1,21 kΩ zamiast tylko 1,2 kΩ.
Wspomniałem również, że istnieje system 6-paskowy, który jest dokładnie taki sam jak system 5-paskowy, ale szósty pasek to tak zwany współczynnik temperaturowy, z którego korzystają bardziej doświadczeni entuzjaści elektroniki, a ta wiedza nie jest potrzebna na naszym poziomie.
Wyzwanie Tolerancji Pasków
Istnieje jeden problem z całym tym obliczaniem oporu pasków – gdy tolerancja wynosi 1% lub 2%, ustalenie, który pasek spełnia kryteria tolerancji, staje się nieco bardziej problematyczne, ale jest na to rozwiązanie, które zdradzę na końcu artykułu, więc bądźcie czujni i czytajcie dalej!
Praktyczna wskazówka: Zamawiając rezystory, zazwyczaj należy podać serię E12 lub E24. Im wyższy numer E, tym rezystor jest dokładniejszy i zazwyczaj droższy. Do większości projektów hobbystycznych rezystory E24 (tolerancja 5%) są w zupełności wystarczające!
Dlaczego nie każda wartość istnieje?
Tolerancja jest związana z innym pojęciem, zwanym szeregiem wartości. Jeśli kiedykolwiek kupowałeś rezystor, mogłeś zauważyć oznaczenia takie jak E12 lub E24.
Pozwólcie, że wyjaśnię. Producenci rezystorów nie podają wszystkich wartości, bo to nie miałoby sensu. Oto dlaczego: wyobraź sobie rezystor 1000Ω z tolerancją 5%. Z powodu tej tolerancji jego rzeczywista wartość może wynosić od 950Ω do 1050Ω – to nie jest dokładnie 1000Ω.
Gdyby producenci wyprodukowali również rezystor 990Ω z tą samą tolerancją 5%, jego rzeczywista wartość mogłaby wynosić od 940Ω do 1040Ω. Widzisz problem? Rezystor 1000Ω mógłby w rzeczywistości mierzyć 950Ω, a rezystor 990Ω, 1000Ω! To w zasadzie to samo, więc po co produkować oba?
ROZWIĄZANIE
Producenci podają tylko wartości, które są wystarczająco oddalone od siebie, aby ich zakresy tolerancji się nie pokrywały. Właśnie dlatego istnieją serie standardowe (E12, E24, E48, E96, E192).
Dlatego nie można kupić rezystora 950 z tolerancją 10%!
A co, jeśli potrzebujesz dokładnie 950Ω ? Cóż, po prostu kupisz rezystor 1000Ω i będziesz mieć nadzieję, że będzie bliski 950Ω – albo będziesz musiał kupić rezystor o wyższej precyzji i mniejszej tolerancji, np. 1%.
Dlatego producenci podają tylko konkretne wartości standardowe, które się nie pokrywają. Nazywa się je szeregami rezystorów i są to:
Praktyczna wskazówka: Zamawiając rezystory, zazwyczaj należy podać serię E12 lub E24. Im wyższy numer E, tym rezystor jest dokładniejszy i zazwyczaj droższy. Do większości projektów hobbystycznych rezystory E24 (tolerancja 5%) są w zupełności wystarczające!
Przejdźmy teraz do czegoś bardzo ważnego – mocy rezystorów.
Dlaczego moc ma znaczenie?
Jak wspomniałem wcześniej, w elektronice zawsze istnieje kompromis. Kiedy rezystor ogranicza prąd, zawsze wiąże się to z kosztami. Ta energia nie znika ot tak – musi gdzieś zniknąć. Rezystor, po prostu stawiając opór prądowi, wykonuje pracę, więc musi się pocić – co oznacza, że rozprasza ciepło.
Moc składową oznacza się wzorem P = U × I , a jednostką jest W (waty). Wzór ten można znaleźć na górze Lekcji 2 w Zestawie Elektronika Kompletnego.
Gdzie napięcie na rezystorze pomnożone przez przepływający przez niego prąd daje nam moc, która ulega rozproszeniu.
Trójkąt potęgi pokazujący zależności P=U×I, U=P/I, I=P/U.
Parametry rezystora
Ale żeby lepiej zrozumieć, dlaczego w ogóle musimy to obliczać, najpierw poznajmy parametry rezystorów. Należy pamiętać, że każdy element elektroniczny ma swoje parametry, podobnie jak rezystory. Najbardziej podstawowe z nich to:
Oczywiście istnieją inne parametry rezystorów, ale są one bardziej zaawansowane i niepotrzebne na tym etapie naszej przygody z elektroniką.
Zrozumienie mocy znamionowej
Każdy rezystor kupiony w sklepie ma podaną moc znamionową – niektóre mają 0,1 W (lub 100 mW), inne 250mW, a jeszcze inne 1 W. Istnieją naprawdę różne wartości mocy znamionowej. Zazwyczaj im wyższa wartość, tym rezystory są fizycznie większe. Jest to w pewnym sensie logiczne, ponieważ im więcej ciepła rezystor może rozproszyć, tym musi być większy.
Nasze rezystory 1 kΩ i 10 kΩ z zestawu mają moc znamionową 250 mW (lub 1/4 W).
Obliczmy moc obwodu z pierwszej lekcji, ponieważ mamy już wszystkie dane. Jakie jest napięcie na rezystorze? Chyba nawet nie muszę tego mówić na głos, bo już studiujecie elektronikę i wiecie, że to 9 V.
Prąd wynosi 9 mA (lub 0,009 A).
Zatem P = 9 V × 0,009 A = 0,081 W = 81 mW. Nadal jesteśmy daleko od 250 mW – jesteśmy bezpieczni!
Co się stanie, gdy przekroczysz moc?
Ale co się stanie, jeśli przekroczymy tę wartość? Na przykład, jeśli napięcie będzie 3 razy wyższe, oznacza to, że prąd również wzrośnie 3 razy.
Następnie: P = 27 V × 0,027 A = 0,729 W = 729 mW
To prawie trzykrotnie więcej niż nasza moc znamionowa 250 mW! Rezystor bardzo by się nagrzał i mógłby się przepalić, co mogłoby uszkodzić obwód, a nawet spowodować pożar.
Rezystor przekroczył swoją moc znamionową – nie pozwól, aby przydarzyło się to Twojemu!
Zasada bezpieczeństwa: Zawsze obliczaj moc strat przed zbudowaniem obwodu. Dla bezpieczeństwa staraj się używać rezystorów o mocy co najmniej dwukrotnie większej od obliczonej. Jeśli obliczysz 100 mW, użyj rezystora o mocy 250 mW!
Kolejny ważny temat, który musimy omówić – łączenie rezystorów. Co się stanie, gdy połączymy dwa rezystory szeregowo? A co z połączeniem równoległym?
Odpowiedź jest prosta – sprowadza się do wzorów, które oczywiście są wydrukowane na Zestawie Elektronika Kompletnego.
Zrozumienie rezystancji zastępczej
Połączenie rezystorów zmienia całkowity opór, który nazywamy rezystancją zastępczą (Rz).
Przyjrzyjmy się pierwszemu schematowi z naszego zestawu – mamy dwa rezystory połączone szeregowo, jeden to R1, a drugi to R2. Właśnie tak najczęściej oznacza się rezystory na schematach – R1, R2, R3 itd.
Połączenie szeregowe
Połączenie szeregowe jest bardzo proste, ponieważ opór zastępczy jest sumą obu. Wyobraź sobie rurę wodną z dwoma zaworami – każdy ogranicza przepływ, więc razem tworzą jeszcze większe ograniczenia.
Rezystory szeregowe: Rz = R1 + R2
R1 wynosi 1 kΩ, R2 wynosi 1 kΩ, więc jeżeli dokonamy pomiaru, miernik powinien wskazać 2 kΩ.
Wzór: Rz = R1 + R2 + R3 + …
Połączenie równoległe
Teraz czas na połączenie równoległe. Tutaj wzór jest nieco bardziej skomplikowany, ale poradzimy sobie.
Rezystory równoległe: Rz = (R1 × R2) / (R1 + R2)
Wzór na dwa rezystory połączone równolegle : Rz = (R1 × R2) / (R1 + R2)
Obliczmy to, a wartość zastępcza to 0,5 kΩ, czyli 500 Ω. Wyobraźmy sobie zbiornik na wodę z dwiema rurami, z których każda ma zawór. Woda może teraz przepływać przez obie rury jednocześnie, więc całkowity opór przepływu jest w rzeczywistości niższy niż w przypadku pojedynczej rury – dlatego rezystory równoległe zmniejszają całkowity opór.
Szybka wskazówka: Jeśli mamy dwa rezystory połączone równolegle o tej samej wartości, wartość zastępcza zawsze będzie wynosić połowę. Na przykład, jeśli mamy dwa rezystory 10 kΩ, będzie to 5 kΩ.
Dokonując pomiaru miernik powinien wskazać 0,5 kΩ.
Jeżeli masz trzy lub więcej rezystorów połączonych równolegle, musisz skorzystać ze wzoru odwrotnego :
Wzór: 1/Rz = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Następnie weź odwrotność, aby uzyskać Rz : Rz = 1 / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …)
Przykład: Obliczmy Rz dla trzech rezystorów: R3 = 300Ω, R4 = 600Ω, R5 = 200Ω
Krok 1: Oblicz odwrotności:
Krok 2: Dodaj je razem:
0,00333 + 0,00167 + 0,00500 = 0,01
Krok 3: Wykonaj odwrotność:
R eq = 1 / 0,01 = 100Ω
Metoda alternatywna: Możesz również zastosować wzór na dwa rezystory dwukrotnie. Najpierw połącz dwa rezystory, a następnie połącz wynik z trzecim rezystorem. Obie metody dają ten sam wynik!
Pamiętacie, jak wcześniej mówiliśmy o tym, że producenci nie oferują wszystkich możliwych wartości rezystorów? Właśnie tutaj połączenia równoległe stają się naprawdę przydatne. Jeśli potrzebujesz konkretnej rezystancji, która nie istnieje jako wartość standardowa, często możesz połączyć równolegle dwa lub więcej rezystorów, aby uzyskać pożądany efekt. Na przykład, jeśli potrzebujesz 500 Ω, ale masz tylko 1 kΩ rezystorów, po prostu użyj dwóch z nich równolegle!
Trzeci obwód wygląda tak i ma te wartości. Jestem ciekaw, jak sobie z tym poradzisz, bo to Twoja praca domowa. Chcę zobaczyć Twoje odpowiedzi w komentarzach, a jeśli kiedykolwiek będziesz potrzebować pomocy, po prostu napisz – jestem tu, żeby pomóc.
Obwód pracy domowej: Oblicz R równanie
Twoje zadania:
W ten sposób sami sprawdzicie, czy to, co obliczyliście, rzeczywiście pokrywa się z rzeczywistością. Jestem pewien, że wszystko ułoży się po Waszej myśli i czekam na Wasze komentarze.
Teraz przejdziemy do warsztatu, aby przylutować rezystory, pamiętając przy tym, że wartości muszą zgadzać się ze schematem. A teraz kolejna ważna umiejętność w Twoim zestawie narzędzi Elektronika Kompletnego – mierzenie rezystancji.
Zasada nr 1: Jeśli kiedykolwiek naprawiasz sprzęt lub po prostu mierzysz rezystancję gotowego urządzenia, nie rób tego. Nigdy nie mierz rezystancji z wlutowanym rezystorem – musisz go całkowicie wylutować lub przynajmniej jedną nóżkę. Dlaczego?
Ponieważ nie wiemy, jak obwód jest zaprojektowany, a inne elementy obwodu mogą wpływać na pomiary i dawać błędne odczyty.
Zasada nr 2: Kolejną ważną rzeczą jest to, aby nigdy nie mierzyć rezystancji, trzymając metalowe końcówki sond pomiarowych, ponieważ może to również zafałszować wyniki.
Pamiętaj, że nasz organizm również ma opór, a w zależności od tego, czy Twoja skóra jest grubsza czy cieńsza, sucha czy wilgotna, opór może się różnić. W ramach eksperymentu możesz trzymać sondy i zmierzyć swój własny opór – to całkiem interesujące!
Zasada nr 3: Nigdy nie mierz rezystancji w obwodzie pod napięciem. Zawsze najpierw odłączaj źródło zasilania!
Jak zmierzyć rezystancję?
Pomiar rezystancji jest prosty. Z automatycznym multimetrem jest jeszcze łatwiej.
Należy ustawić pokrętło tak samo, jak w przypadku pomiaru napięcia lub prądu – jak najbliżej wartości mierzonej. Jeśli nie znamy wartości, należy zacząć od najwyższego zakresu i stopniowo zmniejszać go do najniższego.
Pomiary praktyczne
Najpierw sprawdźmy, jaką rezystancję ma każdy rezystor. Możemy to bezpiecznie zrobić w zestawie, ponieważ, jak widać, nie jest on podłączony do żadnego napięcia ani innych elementów.
Pomiar rezystora 1 kΩ – zwróć uwagę na niewielkie odchylenie od wartości nominalnej.
Jak widać, różni się od 1 kΩ, ponieważ w grę wchodzi tutaj tolerancja, a w rzeczywistości rezystor ten może wynosić od 950Ω do 1050Ω.
Weryfikacja naszych obliczeń
Sprawdźmy czy pierwszy obwód jest zgodny z naszą teorią.
Szybki pomiar i jak widać, wszystko co powiedziałem, cała ta teoria, znajduje potwierdzenie w praktyce na multimetrze.
Pomiar rezystorów szeregowych – teoria spotyka się z praktyką!
Sprawdźmy od razu drugi obwód. Tutaj również wszystko się zgadza.
Pomiar rezystorów równoległych – o połowę mniejszy opór niż przewidywano!
Zrozumienie wariancji pomiarów: Twoje pomiary mogą nie wynosić dokładnie 2000 Ω lub 500 Ω. To normalne! Tolerancje komponentów, rezystancja sondy i dokładność miernika przyczyniają się do niewielkich odchyleń. Ważne jest, aby pomiary były zbliżone do wartości obliczonych.
Pamiętasz, jak wcześniej wspominałem o wyzwaniu, jakim jest identyfikacja pasma tolerancji w precyzyjnych rezystorach? Oto rozwiązanie, które obiecałem:
Metoda 1: Użyj multimetru! Najbardziej wiarygodnym sposobem jest po prostu zmierzenie rezystancji. Multimetr wskaże rzeczywistą wartość, eliminując wszelkie domysły, który koniec jest który.
Metoda 2: Zwróć uwagę na odstępy. Często pas tolerancji jest nieco dalej od pozostałych pasów. Uważnie przyjrzyj się odstępom między paskami.
Metoda 3: Skorzystaj z narzędzi online. Wiele stron internetowych i aplikacji na smartfony pozwala zidentyfikować rezystory na podstawie zdjęć lub umożliwia wprowadzenie kolorów w celu weryfikacji odczytu.
Wskazówka: W razie wątpliwości zawsze mierz! Twój multimetr to Twój najlepszy przyjaciel w weryfikacji wartości komponentów, zwłaszcza podczas pracy z rezystorami nieoznakowanymi lub w kolorze.
To właściwie wszystko, co mam do powiedzenia na temat rezystorów – jeśli macie jakieś pytania, śmiało pytajcie. Jeszcze raz przypominam, że jestem tu dla Was, bo moją misją jest nauczanie Was elektroniki w łatwy, ciekawy i przede wszystkim innowacyjny sposób.
Dzisiaj udało Ci się wiele osiągnąć:
✓ Poznałeś/łaś różne rodzaje rezystorów i ich budowę.
✓ Opanowałeś/łaś odczyt kodów kolorów 4-, 5- i 6-pasmowych.
✓ Zrozumiałeś/łaś tolerancję i powód istnienia szeregów wartości standardowych.
✓ Obliczyłeś/łaś moc znamionową rezystorów w celu zapewnienia bezpiecznej pracy.
✓ Nauczyłeś/łaś się łączyć rezystory szeregowo i równolegle.
✓ Dokonywałeś/łaś dokładnych pomiarów rezystancji za pomocą multimetru.
✓ Zrozumiałeś/łaś, dlaczego rzeczywiste pomiary różnią się od obliczeń teoretycznych.
✓ Ćwiczyłeś/łaś z domowym zestawem laboratoryjnym, lutując i mierząc rzeczywiste obwody.
Rezystory stanowią podstawę niemal każdego układu, jaki zbudujesz. Umiejętności, których się dziś nauczyłeś – odczytywanie kodów kolorów, obliczanie mocy, łączenie rezystorów i precyzyjne pomiary – przydadzą Ci się w każdym projekcie elektronicznym na Twojej drodze.
Następna lekcja jest bardzo ekscytująca, ponieważ poznamy kolejne fundamentalne prawo – prawo Kirchhoffa. Nie mogę się doczekać!
Prawo I Kirchhoffa nauczy Cię:
Zobacz, jak uczymy elektroniki w praktyce
Odezwij się — odpowiemy szybko i konkretnie.
Optimized by Seraphinite Accelerator