آشنایی با مقاومت ها – صفر تا صد

مقاومت قطعه ای است که اغلب از آن برای کنترل و کاهش ولتاژ و جریان در مدار های الکترونیکی استفاده می شود. مقاومت ها در انواع و شکل های مختلفی متناسب با کاربرد ها و نیاز های مختلف تولید می شوند. در ادامه با انواع مقاومت، نحوه ی استفاده از آن ها، قوانین و فرمول های آن ها و نحوه ی محاسبه ی مقدار یک مقاومت آشنا خواهید شد.

فهرست کلی

۱-انواع واشکال مختلف مقاومت ها

۲-نحوه ی عملکرد مقاومت ها

۳-مقاومت ها در شماتیک و در مدار ها

۴-قانون اهم، مقاومت های موازی و مقاومت های سری

۵-انتخاب صحیح نوع و توان مقاومت در مدار

۶-مقاومت های DIP و نحوه ی مشخص کردن مقدار آن ها

۷- مقاومت های SMD و نحوه ی مشخص کردن مقدار آن ها

۱-انواع واشکال مختلف مقاومت ها

مقاومت ها بسته به توان، نوع مصرف و کاربرد، میزان ولتاژ و جریان قابل تحمل، سایز و اندازه در پکیج های مختلفی تولید می شوند. از پرکاربردترین مقاومت های موجود می توان به مقاومت های ۱/۸ باضریب خطای ۵ درصد و مقاومت های SMD در سایز های مختلف اشاره کرد. معمولا در کاربرد های ساده و ابتدایی میتوان از مدل های مختلف مقاومت استفاده کرد ولی مهم آن است که تفاوت مابین مقاومت ها را بدانیم و با توجه به کاربرد از نوع صحیح در جای خود استفاده کنیم. در تصویر زیر برخی از اشکال مقاومت ها را می توانید مشاهده کنید.

انواع مقاومت و کاربرد هر یک :

مقاومت های ۰٫۱۲۵ وات تا ۳ وات با ضریب خطای ۱، ۲ و ۵ درصد : از این مقاومت ها در مدار های الکترونیکی استفاده می شود. با استفاده از رابطه ی توان، جریان و ولتاژ می توان مقاومت مناسب را برای کار خود انتخاب کرد.

مقاومت های ۵ تا ۱۰۰ آجری و فلزی : از این مقاومت ها برای موارد ولتاژ/جریان بالا، تولید گرما و یا مواردی که بازدهی بالا مد نظر است استفاده می شود. این مقاومت ها نیز از رابطه ی توان، جریان و ولتاژ پیروی می کنند.

رابطه ی توان، جریان و ولتاژ (ولتاژ DC) : در رابطه ی زیر I : جریان برحسب آمپر، P : توان برحسب وات و V : ولتاژ برحسب ولت است. برای مثال یک مقاومت ۰٫۱۲۵ وات در ولتاژ ۱۲ ولت تنها می تواند جریان ۰٫۰۱۰ آمپر یا ۱۰ میلی آمپر را از خودش عبور دهد یا یک مقاومت ۰٫۵ وات در ولتاژ ۱۲ ولت جریانی معادل ۰٫۰۴۱ یا ۴۱ میلی آمپر را از خود عبور دهد. به همین ترتیب برای سایر موارد نیز به همین ترتب می توان مقدار جریان قابل عبور مناسب را از رابطه ی زیر بدست آورد.

I = P / V

مقاومت های SMD : از این مقاومت ها در برد های SMD استفاده می شود. این مقاومت ها دارای توان تحمل ولتاژ و جریان پایینی هستند و معمولا در کار های ظریف از آن ها استفاده می شود. مونتاژ موارد SMD معمولا توسط ماشین آلات انجام می شود. مونتاژ دستی این موارد نیازمند دقت بالا و زمان بر است.

مقاومت های اره ای، شبکه ای و یا مجموعه ای : این مقاومت ها معمولا چند مقاومت با یک پایه مشترک هستند. از آن ها برای جلوگیری از تعداد زیاد مقاومت روی برد استفاده می شود. یعنی مثلا بجای نصب و لحیم کاری ده مقاومت یک مقاومت شبکه ی ده تایی روی برد قرار می گیرد. شرط استفاده از آن ها پایه مشترک بین مقاومت ها است.

مقاومت های حرارتی NTC/PTC یا متغیر با دمای مثبت/منفی : مقدار این مقاومت ها با تغییر دما، کاهش یا افزایش می یابد. مقدار مقاومت های PTC متناسب با افزایش یا کاهش دما، افزایش یا کاهش می یابد و مقدار مقاومت های NTC به صورت برعکس با افزایش و یا کاهش دما، کاهش و افزایش می یابند.

انواع وریستور : رفتار این مقاومت به گونه ای است که مقدار آن با توجه به ولتاژ اعمال شده به آن تغییر می کند. هر چه ولتاژ بیشتر باشد مقاومت این قطعه کمتر می شود و هر چه ولتاژ کمتر باشد مقاومت این قطعه بیشتر می گردد.

انواع پتاسیومتر، مولتی ترن، انواع مقاومت متغیر : این قطعات این قابلیت را دارند که مقدار آن ها معمولا به وسلیه ی اهرم یا پیچی تنظیم شود، یعنی مقدار خروجی آن ها در یک بازه ی مشخصی قابل تنظیم باشد. تفاوت مولتی ترن با پتاسیومتر در تعداد دور های آن ها است، پتاسیومتر ها معمولا دارای یک دور هستند و مولتی ترن ها معمولا دارای ده دور، به همین مولتی ترن ها از دقت بالاتر و محدوده ی قابل تنظیم گسترده تری برخوردار هستند.

۲-نحوه ی عملکرد مقاومت ها

رودخانه ای با جریان آب قوی را که از کنار مزرعه ای میگذرد را در نظر بگیرید، اگر بخواهید مزرعه را با این جریان قوی آب یاری کنید محصولاتتان را شسته و از بین خواهد برد، برای کاهش جریان آب و محدود کردن آن به ناچار از یک لوله با قطر مناسب استفاده خواهید کرد. مقاومت ها نیز به صورت کلی رفتار مشابهی را در مدار های الکترونیکی دارند. از یک طرف جریان و ولتاژ را گرفته و با توجه به مقدارشان خروجی مناسبی را برای قطعه ای که با آن در ارتباط هستند فراهم می کنند.

۳-مقاومت ها در شماتیک و در مدار ها

از آنجایی که انواع و اشکال مختلفی از مقاومت ها تولید شده و در بازار موجود هستند، برای جلوگیری از استفاده کردن نوع اشتباه مقاومت در مدار، شماتیک مختلفی برای انواع مقاومت در نظر گرفته شده است. در تصویر شماتیک مقاومت، پتاسیومتر و مقاومت متغییر را مشاهده می کنید. به شرط یکسان بودن مقدار قطعه از پتاسیومتر و مولتی ترن به جای یک دیگر می توانید استفاده نمایید.

۴-قانون اهم، مقاومت های موازی و مقاومت های سری

قانون اهم : رفتار یک مقاومت ایده آل از رابطه ی زیر بدست می آید.

V = I . R یا R = V / I

در رابطه ی بالا R : مقاومت برحسب اهم، V : ولتاژ برحسب ولت و I : جریان برحسب آمپر است. برای مثال اگر بخواهیم از یک منبع ۵ ولت جریان ۰٫۲ آمپر را بکشیم مقاومت برابر با ۵/۰٫۲ می شود که معادل ۲۵ اهم است و یا اگر یک مقاومت ۱۵۰ اهم به یک منبع ۱۲ ولتی وصل شده باشد جریان آن معادل ۱۲/۱۵۰ برابر با ۰٫۰۸ آمپر یا ۸۰ میلی آمپر می باشد. این مقادیر تنها در شرایط ایده آل یکسان و پایدار هستند و در واقعیت با درصد خطا همراه هستند.

مقاومت ها را میتوان به صورت سری و موازی با همدیگر بست و مقدار آن ها را با استفاده از رابطه ی زیر بدست آورد. این کار از نظر من عملی کاملا بیهوده و غیر منطقی است ولی از آنجایی که جزو مباحث مربوط به مقاومت ها است به آن اشاره کردم.

۵-انتخاب صحیح نوع و توان مقاومت در مدار

در بخش معرفی انواع و اشکال مقاومت ها کمی بالاتر در همین مقاله در مورد نحوه ی انتخاب صحیح مقاومت ها بسته به نوع توان و نوع آن ها بحث شد. لازم به ذکر است که استفاده از مقاومت هایی با توان پایین تر از سطح مناسب ممکن است در کوتاه مدت جوابگو باشد ولی در بلند مدت به قطعه ی شما آسیب خواهد رساند. سعی کنید برای استفاده از قطعات حساس با ولتاژ و جریان مانند LED ها از مقاومت استفاده کنید، چرا که مقاومت نوسان های وارد شده به قطعه را خواهد گرفت و طول عمر و بازدهی آن را افزایش خواهد داد. همچنین تولید حرارت در مقاومت ها امری رایج است و در صورتی که از حد معمول خارج نگردد قابل قبول است.

۶-مقاومت های DIP و نحوه ی مشخص کردن مقدار آن ها

مقاومت های DIP، پایه دار یا Through hole معمولا دارای چهار یا پنج حلقه ی رنگی روی بدنه ی خود هستند. سه یا چهار رنگ اول نمایشگر مقدار مقاومت و حلقه ی آخر که معمولا طلایی یا نقره ای است نمایشگر درصد خطای مقاومت یا تلورانس آن است. با استفاده از فرمول و جدول زیر میتوان این نوع مقاومت ها را محاسبه کرد. لازم به ذکر است مقدار عددی و تلورانس برخی مقاومت ها به صورت عددی روی آن ها نوشته شده است.

برای محاسبه ی مقاومت هایی که دارای چهار حلقه ی رنگی هستند، ابتدا تلورانس را که در یکی از سر ها قرار دارد پیدا میکنید، در شکل زیر حلقه طلایی تلورانس می باشد. سپس از سمت دیگر عدد دو حلقه ی اول و دوم را از سمت چپ به راست روی کاغذ مینویسیم. در شکل زیر یک و صفر عدد ده را تشکیل میدهند. سپس حلقه ی سوم را در آن ضرب می کنیم. در شکل زیر حلقه سوم آبی است که معادل توان ۶ عدد ده یا ۱۰۰۰۰۰۰ که همان یک مگا اهم است می شود پس این مقاومت ۱۰ مگا اهم است.

برای محاسبه ی مقاومت های پنج رنگ حلقه ی سوم را نیز مثل حلقه ی اول و دوم از چپ به راست روی کاغذ مینویسیم. مثلا ۱۰۵ و سپس حلقه ی چهارم را در آن ضرب میکنیم. مثلا توان صفر عدد ده و مقدار مقاومت معادل ۱۰۵ اهم و به همین روش سایر مقاومت ها را می توان به راحتی حساب کرد.

۷- مقاومت های SMD و نحوه ی مشخص کردن مقدار آن ها

روش محاسبه ی مقاومت های SMD از مقاومت های DIP آسان تر است. معمولا سه رقم عدد روی آن ها نوشته شده است. برای محسابه ی مقدار آن ها کافیست رقم سوم را توان عدد ۱۰ درنظر بگیرید و در دو عدد اول ضرب کنید. برای مثال وقتی روی یک مقاومت SMD عدد ۳۹۵ نوشته شده است. مقدار آن برابر ۳۹ ضربدر توان ۵ عدد ۱۰ یعنی ۱۰۰۰۰۰ است. پس مقدار این مقاومت ۳٫۹ مگا اهم است.

همچنین در جدول زیر مشخصات ابعادی و توان مقاومت های SMD را میتوانید مشاهده کنید.