Переменные и подстроечные резисторы. Реостат

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.

Потенциометром называется изделие, выполняющее функции регулировки электрического тока. Дополнительно устройство может справляться с работой реостата. У всех моделей потенциометров резисторы применяются с отводными контактами различной длины.

В такой области, как электроника, эти изделия пользуются большой популярностью. Главным различием между моделями можно считать общее число поддерживаемых циклов.

Вконтакте

Изделия имеют сквозное сопротивление около 7 Ом . Очень часто подобные устройства используются для регулировки громкости. А также они применяются в разных измерительных приборах. Максимальная полоса регулировки потенциометра зависит от элементов, при помощи которых он собран. Далее, рассмотрим как работает потенциометр и его типы.

Схема потенциометра

Наиболее распространенная схема устройства представляет собой:

• мощный резистор;
• несколько контактов;
• три вывода.

Ключи приборов имеют разную проводимость. Многие устройства оборудованы небольшими диодами. Мощные резисторы необходимо использовать только пассивного типа . Несколько контактов для подсоединения и настройки потенциометра расположены внизу корпуса.

Типы потенциометров и их характеристика

В современной электронике принято использовать такие типы устройств:

• изделия с однополярным питанием;
• изделия двухполярным питанием;
• механические изделия;
• электронные изделия.

Потенциометры с однополярным питанием

Такие изделия оснащены специальными реостатными ключами. Все виды резисторов в этом случае необходимо использовать только пассивного типа. Двигающиеся контакты устройства обладают большой проводимостью электрического тока . Значение полосы пропускания электронного ключа напрямую зависит от частоты среза. Этот параметр обычно не превышает 2100 килогерц. Подобные характеристики потенциометров очень часто применяются для регулировки тембра.

Потенциометры с двухполярным питанием

Изделия с двухполярным питанием применяются только в вычислительных изделиях. Главной особенностью подобных устройств является большой уровень максимального сопротивления. Электронные ключи для такой аппаратуры необходимо использовать лишь реостатного типа. Внизу изделия находится несколько выводов для подсоединения к электрической схеме. Настройка устройства проводится на специальной мостовой аппаратуре. Значение разброса сопротивления не превышает двух процентов. Отрицательное электрическое напряжение устройства имеет значение не более 4 вольт.

Механические потенциометры

Механическим потенциометром называется изделие для регулирования электрического тока , которое оборудовано специальным поворотным контроллером. Внизу устройства находятся несколько выводов. Электронные ключи нужно использовать резистивного типа. А также в таких изделиях предусмотрена функция программной выборки. Максимальное значение сквозного сопротивления не превышает 4 Ом. Такие изделия не оснащены функцией калибровки. Отрицательное электрическое напряжение подобного устройства составляет около 4 вольт, а линейные искажения не превышают 92 децибела.

Мощные резисторы необходимо использовать только открытого типа. Механические потенциометры оптимально подходят для реверсивного управления. Многие изделия не поддерживают реостатный режим. Стоит заметить, что подобные устройства не применяются для регулирования коэффициента усиления. Максимальное положительное электрическое напряжение имеет значение около 2,5 вольта. Частота среза очень редко превышает 2500 килогерц . Значение полосы пропускания имеет прямую зависимость от характеристик электронного ключа. Такие изделия не принято использовать в вычислительных приборах.

Электронные потенциометры

Электронным потенциометром называется изделие, необходимое для регулирования электрического тока. Многие модели оборудованы несколькими электронными ключами. Мощные резисторы стоит применять лишь резистивного типа. Чтобы реверсивно управлять аппаратурой, можно использовать практически любую модель изделия. Эти устройства могут выдержать до 12 непрерывных циклов управления. Практически все модели обладают функцией программной выборки. Стоит заметить, что электронные изделия можно использовать для регулирования громкости. Значение линейных искажений подобных устройств не превышает 85 децибел .

Электронные изделия довольно часто применяются в вычислительной аппаратуре, потому что частота среза у них не более 3100 килогерц. Значение полосы пропускания электронного ключа составляет около 4 мк, но он во многом зависит от изготовителя. Многие модели таких потенциометров используются для качественной настройки различных фильтров. Стоит отметить, что это устройство не может осуществлять регулировку коэффициента усиления.

Необходимые инструменты и материалы

Чтобы качественно подключить устройство своими руками, необходимы такие инструменты и материалы:

Подключение потенциометра

Выполнять подключение изделия своими руками необходимо в такой последовательности:

1. Рабочий датчик стоит расположить таким образом, чтобы специальный рычаг для регулирования электрического напряжения был направлен строго вверх, а выводы для закрепления проводов находились около человека. Выводы необходимо пронумеровать слева направо при помощи шариковой ручки.
2. Первый вывод необходимо присоединить к заземлению. Чтобы это сделать, стоит отрезать провод определенной длины и хорошо припаять его.
3. Второй вывод необходим для закрепления провода, который отправляет электрическое напряжение на выход датчика.
4. Третий вывод нужно припаять на вход схемы.
5. Далее, после выполнения предыдущих действий, стоит протестировать правильную работу датчика. Чтобы это сделать, стоит использовать измерительный прибор. При выполнении этой работы, необходимо вращать движок датчика от наименьшего до наибольшего значения электрического напряжения. Подробнее узнать, как проверить потенциометр можно из многочисленных фото в сети.
6. Проверив качество работы датчика, необходимо его разместить в электрической схеме, а после этого нужно накрыть изделие защитным кожухом.

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.

Обозначения, параметры. 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 = Ur1 2 / 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.

Конструктивные особенности сопротивлений. 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.

Делитель напряжения. Переменные сопротивления.
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.

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 . 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).

ТКС - температурный коэффициент сопротивления . Величина, показывающая изменение сопротивления при изменении температуры окружающей среды на 1 0 С. Для электронной аппаратуры, работающей в сложных климатических условиях, этот параметр очень важен .

Например, для подстроечных резисторов СП3-38 величина ТКС соответствует ±1000 * 10 -6 1/ 0 С (с сопротивлением до 100 кОм) и ±1500 * 10 -6 1/ 0 С (свыше 100 кОм). Для прецизионных изделий значения ТКС лежит в интервале от 1 * 10 -6 1/ 0 С до 100 * 10 -6 1/ 0 С. Понятно, что чем меньше величина ТКС, тем термостабильнее резистор .

Допуск или точность . Данный параметр аналогичен допуску у постоянных резисторов . Указывается в процентах %. У подстроечных и переменных резисторов для бытовой аппаратуры допуск обычно колеблется в пределах 10 - 30%.

Рабочая температура . Температура, при которой резистор исправно выполняет свои функции. Обычно указывается как диапазон: -45 … +55 0 С.

Износоустойчивость - число циклов передвижения подвижной системы переменного резистора, при котором его параметры остаются в пределах нормы.

Для особо точных и важных (прецизионных) переменных резисторов износоустойчивость может достигать 10 5 - 10 7 циклов. Правда устойчивость к ударам и вибрации у таких изделий ниже. Регулировочные резисторы более устойчивы к механическим воздействиям, но их износостойкость меньше, чем у прецизионных, от 5000 до 100 000 циклов. Для подстроечных эта величина заметно меньше и редко превышает 1000 циклов.

Функциональная характеристика . Немаловажным параметром является зависимость изменения сопротивления от угла поворота ручки или положения подвижного контакта (для ползунковых резисторов). Об этом параметре мало говорят, но он очень важен при конструировании звукоусилительной аппаратуры и других приборов. О нём и поговорим подробнее.

Дело в том, что переменные резисторы выпускаются с разными зависимостями изменения сопротивления от угла поворота ручки. Этот параметр называется функциональной характеристикой. Обычно её указывают на корпусе в виде буквы-кода.

Перечислим некоторые из этих характеристик:

Поэтому при подборе переменного резистора для самодельных электронных конструкций стоит обращать внимание и на функциональную характеристику!

Кроме указанных существуют и другие параметры переменных и подстроечных резисторов. Они в основном описывают электромеханические и нагрузочные величины. Вот лишь некоторые из них:

Разрешающая способность;

Разбаланс сопротивления многоэлементного переменного резистора;

Момент статического трения;

Шум скольжения (вращения);

Как видим, даже такая рядовая деталь обладает целым набором параметров, которые могут отразиться на качестве работы электронной схемы. Поэтому не забывайте о них.

Более детально о параметрах постоянных и переменных резисторов рассказано в справочнике

Вам понадобится

• Выполнение этих работ потребует элементарных знания радиотехники,приемов работы с измерительными приборами (тестером, омметром), а также навыков обращения с отверткой, паяльником, пассатижами.

Инструкция

Определите с помощью технической документации или принципиальных схем, какую функцию выполняет переменный резистор в приборе (регулируемое сопротивление это или потенциометр). Установите с помощью спецификации или расчетным способом номинал/значение переменного сопротивления и его тип. Потом подберите требуемый тип и номинал переменного резистора или его аналог.

Проверьте его работоспособность с помощью прибора для измерения сопротивления (омметром) и найдите вывод, на котором изменяется сопротивление. Его называют «ползунок».

Произведите коммутацию контактов переменного резистора в соответствии с выполняемыми им функциями: соедините контакт «ползунка» резистора с одним из двух оставшихся выводов для получения переменного резистора или используйте все выводы резистора для применения его в качестве потенциометра.

Установите прибор в устройство или на монтажную панель и соедините его выводы, в соответствии, с принципиальной схемой. Проверьте соответствие номиналам плавких вставок (предохранителей) и включите с соблюдением норм безопасности устройство для проверки его работоспособности.

Полезный совет

Переменные резисторы используются в устройствах, где необходимо варьировать величиной сопротивления. С изменением сопротивления в цепи будет изменяться ток, в соответствии, с законом Ома. А на выходе потенциометра можно получить любое значение напряжения, но оно будет всегда не больше входного напряжения. Потенциометры применяются для регулировки в устройствах таких параметров, как выходное напряжение, мощность, громкость и т. д.

Связанная статья

Сегодня светодиоды применяются повсюду: в качестве индикаторов, элементов подсветки, в карманных фонариках и даже светофорах. Существуют тысячи моделей этих приборов. На их базе в домашних условиях можно легко собрать занимательные устройства. Светодиоды свободно продаются в магазинах радиодеталей. В отличие от ламп накаливания, их нельзя подключать напрямую к источнику тока - светодиоды выходят из строя. Нужен ограничительный резистор. Поэтому вопрос о том, как рассчитать сопротивление к светодиоду встает сразу же перед его использованием.

Вам понадобится

• Справочник по светоизлучающим полупроводниковым приборам, знание стандартных номиналов сопротивлений резисторов (ряды E6, E12, E24, E48), либо доступ в интернет для получения необходимых данных. Листок бумаги с ручкой или калькулятор.

Инструкция

Узнайте электротехнические параметры используемого светодиода. Для сопротивления , необходимо узнать прямое напряжение и номинальный ток прибора. Зная модель, в справочнике или в интернете найдите требуемые параметры. Запомните или запишите их значения.

Определите напряжение , от которого будет запитан светодиод. Если в качестве источника питания предполагается использование гальванических элементов или аккумуляторов, узнайте их номинальное напряжение. Если светодиод должен питаться от цепей с большим разбросом напряжения (например, электросеть ), определите максимально возможное напряжение цепи.

Рассчитайте сопротивление к светодиоду. Произведите вычисление по формуле R = (Vs - Vd) / I, где Vs - напряжение источника питания, Vd - прямое напряжение светодиода, а I - его номинальный ток. Подберите ближайшее большее значение сопротивления в одном из номинальных рядов сопротивлений. Имеет смысл использовать ряд E12. Допуск в номиналах сопротивлений данного ряда составляет 10%. Так, если расчетное значение сопротивления R = 1011 Ом, в качестве реального сопротивления необходимо выбрать значение 1200 Ом.

Рассчитайте минимальную необходимую мощность гасящего резистора. Вычислите значение по формуле P = (Vs - Vd)² / R. Значения переменных Vs и Vd аналогичны значениям предыдущего шага. Значение R - это сопротивление, вычисленное ранее.

Обратите внимание

Не включайте светодиоды параллельно, используя один гасящий резистор. Из-за естественного разброса параметров приборов, на некоторые из них будет приходиться повышенная нагрузка, что может стать причиной выхода их из строя.

Полезный совет

Если модель светодиода не известна, можно использовать резистор с переменным сопротивлением для экспериментального определения требуемого значения.

Источники:

• как рассчитать резистор для светодиода

Светодиод – это полупроводниковый прибор, который прочно вошел в нашу жизнь и потихоньку начал заменять традиционные лампочки. У него малая потребляемая мощность и малые размеры, что положительно сказывается на областях его применения.

Инструкция

Помните, что любой светодиод, включенный в сеть, должен иметь последовательно соединенный резистор, который необходим для ограничения величины тока, протекающего через полупроводниковый прибор. В противном случае велика вероятность того, что светодиод может быстро выйти из строя.

Поэтому перед сборкой схемы, содержащей светодиоды, тщательно рассчитайте величину сопротивления, которое определяется как разность напряжения питания и прямого напряжения, которое является расчетным для определенного типа диода. Оно колеблется в пределах от 2 до 4 Вольт. Полученную разность поделите на ток прибора и в итоге получите искомую величину.

Помните, что если величину сопротивления резистора точно подобрать не удается, то лучше возьмите резистор с чуть большим значением, чем нужная величина. Разницу вы вряд ли заметите, ведь яркость излучаемого света уменьшится на незначительную часть. Также величину сопротивления можно рассчитать, воспользовавшись законом Ома, в котором напряжение, протекающее через диод, нужно разделить на ток.

При подключении сразу нескольких светодиодов последовательно, также необходимо устанавливать сопротивление, которое рассчитывается аналогичным образом. Помните, что здесь берется суммарное напряжение от всех диодов, которое и учитывается в формуле для определения параметров резистора.

Также не забывайте, что подключать светодиоды параллельно через один резистор запрещено. Это связанно с тем, что все приборы имеют различный разброс параметров, и какой-то из диодов будет светиться ярче, следовательно, через него будет проходить большая величина тока. В итоге это приведет к тому, что он выйдет из строя. Поэтому при параллельном включении сопротивление устанавливайте для каждого отдельно.

Существуют различные схемы подключения, в зависимости от которых переменный резистор может быть как источником переменного сопротивления, так и потенциометром. Все зависит от типа подключения его третьего вывода.

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.