Переменный резистор что это

Переменные резисторы: основные характеристики и принцип работы

Переменные резисторы — это пассивные элементы управления сопротивлением. У них механическим способом изменяется положение токосъемной пластины, которая является дополнительным электродом изделия.

Таким образом, с помощью этих приборов осуществляется изменение сопротивления или коэффициента деления, подаваемого на основные выводы сигнала или напряжения, в зависимости от схемы подключения изделия. Вместе с ведущим поставщиком электронных компонентов «ЗУМ-СМД» разберемся в классификации и принципах работы элементов.

Классификация переменных резисторов

Переменные резисторы используются, чаще всего в панелях управления, реже — в схемах настройки. Резисторы с изменяемым сопротивлением разделяют по типу токопроводящего материала со свойствами:

проволочные — высокотоковые со ступенчатым токовым съемом;
непроволочные — рассчитаны на небольшие токи, плавное изменение токосъемного положения.

По числу выводов переменные резисторы делятся на:

одноэлементные или многоэлементные — имеют один или более идентичных резисторов, у которых токосъемные пластины связаны между собой и двигаются синхронно;
многовыводные — кроме крайних и токосъемных выводов имеют фиксированные отводы от определенной части резисторного слоя или проволоки;
соединенные с выключателем — одно из крайних положений ползунка приводит в действие контакты выключателя/переключателя.

По принципу действия переменные резисторы бывают:

однооборотные — регулирование осуществляют по кругу, изменением угла положения в пределах примерно 270°;
многооборотные — перемещение токосъемного лепестка осуществляется через редуктор. Имеют количество в 5,10 или 20 оборотов для совершения полного хода;
ползунковые — регулирование осуществляется изменением положения ползунка прямым ходом по длине прямоугольного прибора;
ступенчатые — устройство выполнено в виде многопозиционного переключателя цепи из постоянных резисторов.

По характеристикам равномерности изменения сопротивления резисторы переменные делятся на:

линейные — имеют пропорциональную зависимость изменения сопротивления от положения изменения токосъемного ползунка (маркируется буквой А, в зарубежных B);
логарифмические — имеют логарифмическую зависимость регулировки (отечественные Б, зарубежные С);
обратно-логарифмические — то же, но функцию, обратную предыдущей (В и А соответственно).

Основные параметры переменных резисторов

Важным параметром переменного резистора является номинал сопротивления, которое действенно на крайних выводах прибора. Оно находится в пределах от десятков ом до сотен мегаом. Поэтому линейка переменных резисторов с номинальным сопротивлением очень большая.

Важными являются такие характеристики (со значениями):

Процентный допуск отклонения от номиналов (может находиться в пределах 1-3%. 30%).
Мощность рассеивания (номинальное значение: 0,04 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1,0 Вт или 2,0 Вт).
Максимально допустимое рабочее напряжение (предельное значение может составлять 250 — 500 В и доходить до 8 кВ).
Уровень шумов (изнсоустойчивость) — максимальное значение шума, генерируемое резистором при изменении положения токосъемного лепестка. Параметр очень сильно зависит от износа рабочей части прибора, поэтому тесно сочетается с устойчивостью к износам (параметры указываются в технической документации).
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует зависимость сопротивления переменного резистора от температуры окружающей среды (в маркировке не указывается, необходимо руководствоваться технической документацией).

Переменные резисторы часто используются в панелях управления и являются лицевой стороной аппаратуры. От их качества зависит работоспособность устройства в целом, а значит и репутация производителя.

Переменный резистор: назначение, устройство, виды, проверка мультиметром

В аппаратуре часто присутствуют подстраиваемые параметры. Для реализации используют переменный резистор. В зависимости от подключения они позволяют менять ток или напряжение в цепи.

Что такое резистор с изменяемым (переменным) сопротивлением

Среди радиоэлементов существуют детали, которые могут изменять свой основной параметр. Именно такими являются переменные или регулируемые резисторы. Они отличаются от постоянных тем, что их сопротивление можно плавно менять практически от нуля до определенного значения. Изменение происходит путем механического перемещения ползунка.

Регулируемые или переменные резисторы - виды и размеры разные

Регулируемые или переменные резисторы — виды и размеры разные

Есть у переменных резисторов разновидности — подстроечные и регулировочные. Чем отличаются переменные резисторы от подстроечных? Тем что подстроечные рассчитаны на небольшое количество регулировок. У некоторых моделей их количество может исчисляться сотнями или десятками (например, у НР1-9А перемещать ползунок можно не более 100 раз). Если посмотреть на таблицу ниже, можно увидеть что у некоторых подстроечных SMD резисторов циклов регулировки всего 10.

Пример характеристик подстроечных резисторов SMD

У переменных резисторов этот показатель значительно выше. Количество перемещений регулятора может исчисляться десятками и даже сотнями тысяч. Так что использовать подстроечные резисторы вместо переменных явно не стоит.

Основной недостаток переменных резисторов — их недолговечность. Контакт между резистивным слоем и щеткой постепенно ухудшается. Для акустической аппаратуры это может выражаться во все усиливающихся шумах, при подстройке частоты в радиоприемниках все тяжелее «поймать» нужную длину волны и т.д.

Анимация дает понять, как работает переменный резистор и почему выходит из строя

Способы производства

Переменный резистор может быть двух типов: проволочным и пленочным. У проволочных на диэлектрическую трубку намотана проволока, вдоль нее перемещается металлический передвижной контакт — ползунок. Его местоположение и определяет сопротивление элемента. Витки проволоки уложены вплотную друг к другу, но они разделены слоем лака с высокими диэлектрическими свойствами.

Ползунковые переменные резисторы проволочного типа

Переменные проволочные резисторы — это необязательно трубка с намотанной на нее проволокой как на фото выше. Такие элементы выпускались в основном несколько десятков лет назад. Современные мало чем отличаются от пленочных, разве что корпус чуть выше, так как проволока все-таки занимает больше места, чем пленка.

Со снятой крышкой видна проволочная спираль и бегунок

У пленочных переменных резисторов на диэлектрическую пластину (обычно выполнена в виде подковы) нанесен слой токопроводящего углерода. В этом случае контакт тоже подвижный, но он закреплен на стержне в центре подковы и чтобы изменить сопротивление, надо повернуть стержень.

Пленочный регулируемый резистор

Регулировочное переменное сопротивление может быть и проволочным, и пленочным, а подстроечные, в основном, делают пленочными. Есть у них внешнее отличие: нет стержня с ручкой, а есть плоский диск с отверстием под отвертку. Сопротивления этого типа используются только для наладки параметров при пуске или техническом обслуживании аппаратуры.

Переменные резисторы SMD

Кроме способа производства есть еще две формы выпуска: для обычного навесного монтажа и SMD-элементы для поверхностного монтажа. SMD резисторы отличаются миниатюрными размерами, выполнены по пленочной технологии.

Схематическое обозначение и цоколевка

В отличие от постоянных резисторов, у регулируемых не два вывода, а как минимум три. Почему как минимум? Потому что есть модели с дополнительными выводами — их может быть несколько. На электрических схемах переменные и подстроечные резисторы обозначаются прямоугольниками как постоянные, но имеют дополнительный вывод, который схематически представлен как ломанная линия, упирающаяся в середину изображения. Чтобы можно было отличить переменный от подстроечного, у переменного на конце третьего ввода рисуют стрелку, подстроечный изображается более длинной перпендикулярной линией без стрелки.

Обозначение на схемах переменных и подстроечных резисторов

Если говорить о расположении выводов, то средний вывод подключен к ползунку, крайние — к началу и концу резистивного элемента.

Цоколевка переменного резистора

Виды и особенности применения

Переменных резисторов существует немалое количество, с их помощью регулируют звук, громкость, подстраивают частоту, регулируют яркость света. В общем, практически везде, где происходят изменения настроек при помощи бегунков или вращением рукояток стоят эти элементы. Но для разных задач нужны резисторы с различным характером изменений или с разным числом выводов. Вот о разных видах регулируемых сопротивлений и поговорим.

Переменные резисторы бывают разных видов

Характер изменения сопротивления

Не стоит думать, что при перемещении подвижного контакта сопротивление изменяется линейно. Такие модели есть, но они используются в основном для регулировки или настройки, в делителях частоты. Гораздо чаще требуется нелинейная зависимость. Переменные резисторы с нелинейной характеристикой бывают двух типов:

сопротивление изменяется по логарифмическому закону;
по показательному типу (обратному логарифмическому).

Характер изменения сопротивления в переменных резисторах

В акустике используют нелинейные элементы с сопротивлением, которое имеет потенциальную зависимость, в измерительной аппаратуре — по логарифмическому.

Сдвоенные, тройные, счетверенные

В плеерах, радиоприемниках и некоторых других видах бытовой аппаратуры часто применяются сдвоенные (двойные) переменные резисторы. В корпусе элемента скрыты две резистивные пластины. Внешне от обычных они отличаются наличием двух рядов выводов. Бывают двух типов:

С одновременным изменением параметров. Обычно применяются в стереоаппаратуре для одновременного изменения параметров двух каналов. Такие резисторы имеют запараллеленные бегунки. Поворачивая или сдвигая рукоятку, меняем сопротивление сразу двух резисторов.
С раздельным изменением параметров. Называются еще соосными, так как ось одного находится внутри оси другого. Если надо одной ручкой изменять различные параметры (громкость и баланс) подойдет этот тип резисторов. Механическая связь бегунков отсутствует, что позволяет менять сопротивление независимо друг от друга.

Сдвоенный регулируемый резистор и его обозначение

Обозначаются разные типы сдвоенных переменных резисторов на схемах по-разному. С наличием механической связи бегунков при близком расположении изображений резисторов на схеме, ставят связанные между собой стрелочки (на рисунке выше слева). Принадлежность к одному резистору указывается через нумерацию: две части обозначаются как R1.1 и R 1.2. Если обозначение частей спаренного переменного резистора находятся на схеме далеко друг от друга, связь указывается при помощи пунктирных линий (на рисунке выше справа). Буквенное обозначение такое же.

Так выглядят сдвоенные и строенные переменные сопротивления

Так выглядят сдвоенные и тройные переменные сопротивления

Двойной регулируемый резистор без физической связи между бегунками на схемах ничем не отличается от обычного регулируемого. Отличают их по буквенному обозначению с двумя цифрами, разделенными точкой через — как у спаренного — R15.1 и R15.2.

Частный случай сдвоенного переменного резистора — строенный, счетверенный и т.д. Они встречаются не так часто, все больше в акустической аппаратуре.

Дискретный переменный резистор

Чаще всего, изменение сопротивления при повороте ручки или передвижении ползунка происходит плавно. Но для некоторых параметров необходимо ступенчатое изменение параметров. Такие переменные сопротивления называют дискретными. Используют их для ступенчатого изменения частоты, громкости, некоторых других параметров.

Дискретный переменный резистор (со ступенчатой регулировкой) и его обозначение на схеме

Устройство этого типа резисторов отличается. По сути, внутри находится набор из постоянных резисторов, подключенных к каждому из выходов. При переключении подвижный контакт перескакивает с выхода на выход, подключая к цепи нужный в данный момент резистор. Принцип действия можно сравнить с многопозиционным переключателем.

С выключателем

Такие резисторы мы встречаем часто — в радио и других устройствах. Это с их помощью поворотом ручки включается питание, а затем регулируется громкость. Внешне их отличить невозможно, только по описанию.

Переменный резистор с выключателем в одном корпусе: как выглядит, как обозначается на схеме

Переменный резистор с выключателем в одном корпусе: внешний вид и обозначение на схемах

На схемах переменные резисторы с выключателем отображаются рядом с контактной группой, то что это единое устройство, отображается при помощи пунктирной линии, которая соединяет контактную группу с корпусом переменного резистора. С одной стороны — возле изображения сопротивления — пунктир заканчивается точкой. Она показывает, возле какого из выводов происходит разрыв цепи. При повороте руки регулятора в эту сторону питание отключается.

Способы подключения: реостат и потенциометр

Любое регулируемое сопротивление может подключаться как реостат или потенциометр. Реостат изменяет силу тока в цепи, для этого подключается подвижный контакт и один из крайних выводов.

Переменный резистор может использоваться как реостат или потенциометр

Потенциометр изменяет напряжение, при подключении задействуют все контакты, получая таким образом делитель напряжения.

Основные параметры

Выбирать переменный резистор необходимо не только по стандартным параметрам — сопротивлению, рассеиваемой мощности и допустимой погрешности. Как вы уже, наверное, поняли, придется еще и другие принять во внимание:

Диапазон изменения сопротивлений. Стоит обычно две цифры — минимальная и максимальная.
Рабочая температура.
Тепловое сопротивление. Показывает насколько увеличивается сопротивление при нагреве.
Эффективный угол поворота регулятора.

Параметры мощных переменных резисторов

Конечно, основные параметр важны и именно они являются определяющими. Но стоит обращать внимание и на температурный режим. Если оборудование будет работать в помещении, важно, чтобы резистор не перегревался. Для техники, которая будет эксплуатироваться на открытом воздухе, важен нижний диапазон — если предусматривается работа в зимнее время, они должны переносить минусовые температуры.

Как проверить переменный резистор при помощи тестера

Проверка переменных резисторов не слишком отличается от тестирования обычных. Нужен будет мультиметр с функцией омметра. Положение щупов стандартное, диапазон измерений выбираем в зависимости от измеряемого параметра. Если меряем минимальное сопротивление, имеет смысл поставить самый малый диапазон. Для измерения максимального сопротивления, подбираем в зависимости от заявленной характеристики. При измерениях положение щупов произвольное, так как полярность подаваемого тестового напряжения неважна.

Как проверить переменное сопротивление тестером

Провести надо будет несколько несложных замеров:

Максимальное сопротивление измеряется между крайними выводами.
Чтобы измерить минимальное сопротивление, бегунок переводят в крайнее левое положение. Измерения проводят между крайним левым и средним (первым и вторым выводами). Полученные измерения сравнивают с заявленным диапазоном. Обычно бывают отклонения в ту или другую сторону. Это не страшно, если величина отклонений находится в рамках допуска (зависит от точности).
Главная проблема переменных резисторов — ухудшение контакта между щеткой и токопроводящим элементом. Подключаем мультиметр в режиме омметра к одному из крайних выводов и центральному, затем медленно вращаем ось резистора и наблюдаем за показаниями мультиметра. Если резистор исправен, но показания должны изменяться плавно. Проверку рекомендуется повторить переключив мультиметр ко второму крайнему выводу резистора (см. видео ниже).

Что такое резистор, виды и роль в электроцепи, проверка мультиметром

Все схемы — большие и малые, сложные и не очень — собраны из определенного набора радиоэлементов. Одни из самых простых и в то же время самых распространенных — резисторы или сопротивления. О том, что это за элемент, для чего его ставят на схеме, какие бывают виды резисторов, — обо всем этом речь пойдет в этой статье.

Что такое резистор и для чего нужен

Пассивный элемент, имеющий определенное сопротивление (постоянное или переменное) называют резистором. Более точное определение вам не даст никто, но эта простая формулировка тем не менее отражает основное свойство этого радиоэлемента.

Для полноты картины, приводим определение из «Википедии»:

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.

Есть еще сопротивления с нелинейными характеристиками, которые изменяют параметры в зависимости от различных условий: температуры, напряжения, света и т.д. Они хоть и являются сопротивлениями, но имеют отдельные названия (варистор, термистор и т.д.), немного иное обозначение и другие технические характеристики. В этой статье речь пойдет о постоянных и переменных резисторах, но тех, которые имеют линейные характеристики (почти линейные, так как идеала нет).

Называют эти элементы либо «резистор» либо «сопротивление». Первое название — произошло от латинского resistо, что переводится как сопротивление. Оба названия отражают основное предназначение этого элемента — изменять сопротивление электрической цепи. На схемах европейского происхождения постоянный резистор обозначается в виде небольшого прямоугольника. На американских схемах принято другое обозначение — в виде ломаной линии. В любом случае рядом со значком стоит латинская буква R и число, которое обозначает номер элемента.

Как выглядит резистор: наиболее типичные виды постоянных резисторов и обозначение в схемах

В небольших схемах рядом с обозначением может стоять номинал, в больших в отдельной таблице (спецификации) прописан тип резистора и его параметры.

Обозначение резисторов на схеме с указанием номинального сопротивления

Без резистора не обходится ни одна схема. Ни электрическая, ни электронная. Назначение резисторов в цепи может быть таким:

для ограничения тока;
для создания падения напряжения до определенного значения.

Например, в цепи течет определенный ток, но надо использовать элемент, который не рассчитан на такой ток. В этом случае ставят резистор, после которого ток понижается до нужного уровня. Что делает резистор в схеме? Понижает ток до приемлемого значения. В этом случае часто называют их токоограничивающими — по той задаче, которую они выполняют. Аналогично поступают и с напряжением, только рассчитывается в данном случае не ток, а напряжение.

Виды резисторов: внешний вид постоянных сопротивлений

Виды резисторов: внешний вид постоянных сопротивлений. Справа SMD резистор — предназначен для поверхностного монтажа

Если говорить о внешнем виде, чаще всего, представляют собой небольшого размера цилиндр, от торцов которого отходят монтажные ножки. Чаще всего они выполнены из проволоки, реже из металлической ленты. Бывают резисторы в виде прямоугольного параллелепипеда (керамические) и в виде небольшого прямоугольника (SMD технология) для поверхностного монтажа на печатных платах.

Виды резисторов по характеру сопротивления

Основная характеристика резисторов — собственно сопротивление, которое измеряется в «омах». Обозначается единица измерения как «Ом» — по фамилии немецкого физика Георга Ома. Вторая характеристика — рассеиваемая мощность, измеряется в Ваттах (Вт). Это та мощность, которую элемент может преобразовать в тепло без повреждения работоспособности. Рассеиваемая мощность иногда отражается на схеме в виде черточек на «теле» элемента (см. на рисунке ниже справа), но точно указывается в спецификации. В принципе, рассеиваемую мощность можно примерно определить по размерам элемента. Чем больше корпус, тем больше рассеиваемая мощность.

Обозначение рассеиваемой мощности постоянных резисторов на схеме

Существуют два типа резисторов по характеру сопротивления: постоянные и переменные. Постоянные не меняют свое сопротивление никогда (в идеале). Переменные изменяют, но принудительно. Для этого надо передвинуть бегунок, покрутить ручку или специальный регулятор. Переменные резисторы могут быть регулируемые и подстроечные. У обоих видов можно изменять сопротивление в некотором диапазоне. Только у регулируемых диапазон обычно шире. Именно они стоят на регуляторах громкости, частоты и т.д.

Переменный резистор часто можно увидеть в радиоприемниках

Есть также подстроечные резисторы, предназначенные для точной настройки заданных параметров радио- и электронных устройств в процессе их выпуска из производства при настройке после монтажа или в процессе ремонта. Как правило, они имеют не слишком широкий диапазон. На подстроечных моделях есть небольшой регулятор под отвертку (как правило).

По назначению

Рассмотрим еще виды резисторов по назначению. Они бывают общего и специального назначения. Сопротивления общего назначения имеют следующие параметры:

номинал от 1 Ом до 10 МОм,
мощность от 0,125 Вт до 100 Вт,
допуск точности не менее 20%, 10 %, 5%, 2% или 1%.

Они пригодны для работы в сетях напряжением не более 1000 В. Используются как токоограничители или в качестве нагрузок для активных элементов схем. Резисторы специального назначения превосходят «обычные» по одной или нескольким характеристикам. К ним относятся:

Изготовленные с высокой точностью (максимально допустимое отклонение номинала — 1%), имеющие высокую стабильность параметров. Называют их прецизионные и сверхпрецизионные.
Высокочастотные. Имеют очень небольшую собственную емкость, благодаря чему и применяются в высокочастотных схемах.
Высоковольтные (для сетей напряжением выше 1000 В).
Высокоомные. Номинал выше 100 МОм и напряжение не менее 400 В.

Виды резисторов по назначению

Для ремонта бытовых приборов достаточно элементов с обычными характеристиками. А вообще, при замене стоит придерживаться правила: ставить элемент того же номинала и с теми же характеристиками. Если элементная база старая и найти точно такой же экземпляр сложно или стоит он несоизмеримо, ищем аналог. При подборе аналогов номинал выбираем «один в один», а характеристики могут быть немного лучше. Хуже брать не следует, так как это может стать причиной некорректной работы устройств.

Виды резисторов по способу изготовления и их особенности

Постоянные сопротивления изготавливают несколькими способами. От способа производства в некоторой степени меняются свойства, поэтому приходится знать еще и виды резисторов по способу изготовления. Они бывают:

Проволочные.
Непроволочные:
- металлические;
- композиционные;
- фольговые (металлофольговые);
- графитные.
Самые «древние» — проволочные. Они же самые недорогие. Зато непроволочные могут иметь очень малое допустимое отклонение от номинала, некоторые другие полезные особенности.

Проволочные

Проволочные резисторы представляют собой отрезок металлической проволоки, намотанной на керамическое основание. Проволока используется специальная — константановая для обычных, нихромовая — для высокоомных. Сверху витки проволоки могут быть:
- залиты керамикой;
- покрыты эмалью или лаком.
Некоторые виды резисторов проволочного типа можно отличить внешне: в керамическом прямоугольном корпусе и трубчатого типа (C5-35B или ПЭВР). Они явно отличаются от других. При этом ни тонкослойными, ни композиционными быть не могут.

Так выглядят проволочные резисторы разных видов исполнения

Другие по внешнему виду почти не отличаются. Разве что тем, что при сравнимых номиналах они будут больше по размеру. Это и понятно — проволока занимает больше места. По способу монтажа проволочные резисторы бывают — для монтажа на печатные платы (с монтажными отводами) или навесного монтажа. В последнем случае на плате должны быть предварительно установлены крепления.

Если разбить корпус проволочного резистора, увидим следующую картину

Есть у них одна особенность: значительная паразитная индуктивность. Из-за нее проволочные сопротивления не используют в схемах, работающих с высокочастотными переменными напряжениями. Для сетей постоянного напряжения или переменного, но небольшой частоты (50 Гц, к примеру), они подходят.

Непроволочные

Большинство современных резисторов выпускаются без проволоки, но многие из них делают по похожей методике. На диэлектрическое основание наносится слой токопроводящего вещества. Это может быть металл, сплав или композиционный материал. Поэтому их обычно называют «пленочными». По толщине слоя этот вид резисторов делят на тонкопленочные (от долей микрона до 1-2 микрон) и толстопленочные. Чем меньше толщина пленки, тем выше сопротивление. Для получения больших номиналов могут на пленке нарезают канавку. Поверх пленка может покрываться защитным слоем (оксидная пленка или лак, краска), может накладываться еще слой керамики. Конечно, при использовании различных материалов меняются технологические процессы, но в общем схема изготовления такова.

Строение пленочных резисторов разных видов

Итак, вот какие бывают пленочные резисторы:
- Металлические. Это один из самых распространенных видов резисторов, так как они имеют достаточную точность и невысокую стоимость. Используют металлы — хром, палладий, тантал; сплав — нихром; металлокерамику — кермет. Преимущественно производятся нихромовые пленочные резисторы, так как у них малый температурный коэффициент сопротивления (с изменением температуры сопротивление почти не изменяется), мало греются, обладают стабильными параметрами. Имеют меньшие размеры по сравнению с углеродистыми.
- Композиционные. Вместо металла на керамическое основание наносят композиты. Выпускаются 13 типов элементов этого вида. Все их можно разделить на две группы — высокоомные и высоковольтные (от 2,5 кВ до 60 кВ). Предназначены для работы в цепях переменного и постоянного тока. Их основной недостаток — высокий уровень токовых шумов — от 15 до 40 мкВ/В.
- Фольговые. На диэлектрический корпус наклеивается тонкая или супер-тонкая фольга, покрывается сверху слоем диэлектрика. Эта технология позволяет получить резисторы высокой точности (прецизионные и суперпрецизионные). Металлофольговые резисторы отличаются очень высокой стабильностью параметров, в том числе их номинал почти не изменяется при изменениях приложенного напряжения. Но основной плюс — они мало шумят. Поэтому используются в усилителях, приемниках/передатчиках, измерительных приборах и специальном оборудовании.
- Угольные или углеродистые. В качестве токопроводящего слоя используется графит. Могут быть пленочного типа или объемными. По номиналу бывают от 10 Ом до 10 МОм. Их плюсы — можно использовать в высокочастотных приборах, широкий диапазон эксплуатационных температур — от -60°C, до +125°C, имеют низкий уровень шумов. Недостаток — они сильно греются. Проводящий слой графита может нагреваться до 120°C (такой режим способны выдерживают длительное время). Использоваться могут в схемах переменного, постоянного и импульсного тока.
Так какие виды резисторов лучше использовать? Если вам нужна стабильность параметров и низкий уровень шумов — подойдут металлофольговые или пленочные металлические или металлокерамические. Их же можно использовать в схемах, работающих на высокой частоте. Если особых требований нет (для постоянного напряжения или с частотой 50 Гц), обращать внимание на виды резисторов по способу производства нет смысла. Ищите нужный номинал и требуемые характеристики.

Как проверить резистор

Для проверки резистора подойдет практически любой мультиметр. С постоянным резистором могут произойти только две неприятности:
- Обрыв резистора — его сопротивление стремится к бесконечности;
- Сильное изменение сопротивления.
В электрической схеме легко заметить подгоревший резистор — в этом случае он обязательно должен был подвергнуть прозвонке при помощи мультиметра. Необходимо заметить, что обрыв резистора может произойти и без изменения внешнего вида (без «подгорания»).

Процесс проверки резистора следующий:
1. Определяете сопротивление по цифровой или цветовой маркировке;
2. Выставляете мультиметр в режим измерения сопротивления исходя из номинала резистора;
3. Проверяете соответствие сопротивления указанному на корпусе.
Если сопротивление резистора находится в допустимых пределах (для углеродистых отечественных резисторов С1-4 допустимые отклонения от номинала могут доходить до ±10 %), то резистор исправен. В противном случае он нуждается в замене.

Процесс проверки постоянных резисторов при помощи цифрового мультиметра продемонстрирован в видео ниже.

Проверка переменных резисторов немного сложнее. Необходимо проверить качество контакта щетки с токопроводящим элементом. В некоторых случаях неисправный переменный резистор можно отремонтировать.

Изучаем переменный резистор

Назначение обычных резисторов, которые ранее назывались сопротивлениями (что следует из значения слова resisto), — оказывать сопротивление протекающему через них электротоку. Отсюда и конструкция первых резисторов (если не считаться с низкоомными проволочными элементами) — проводящий материал (сажа или графит) смешивался с непроводящим органическим материалом, а дальше эта смесь оформлялась в виде объемной массы либо наносилась в виде пленки на изоляционное основание. Чем больше было в массе непроводящего материала и меньше проводящего, тем выше было сопротивление резистора электротоку.

История изобретения

Когда по ходу проведения опытов по электричеству или при эксплуатации электро- и радиоприборов возникла необходимость в резисторах, сопротивление которых электротоку требовалось оперативно менять, появился реостат. Данное устройство представляло собой обмотку из проволоки с высоким удельным сопротивлением, по которой двигался токопроводящий ползунок.

Сопротивление реостата зависело от положения ползунка и изменялось от нулевого до полного сопротивления обмотки. Изобретен реостат был в 1842 году немецким физиком Иоганном Христианом Поггендорфом.

В эпоху первых ламповых радиоприемников и радиостанций реостатами поддерживалось постоянным напряжение накала электронных ламп по мере разряда батарей накала. Радиолюбители изготавливали их самостоятельно.

Для регулировки громкости в радиоприемниках требовались высокоомные переменные резисторы. Их изготавливали по принципу композиционных радиоэлементов — проводящий материал наносился на изолирующую подложку в форме вытянутого прямоугольника или подковообразной диэлектрической пластины, по которому скользила пружинистая дужка из проводящего материала (токоотвод), связанная с механизмом регулировки. Введенное в схему сопротивление зависело от положения дужки и также изменялось от близкого к 0 до максимального.

Точный смысл наименования «переменный резистор» предполагает, что элемент имеет 2 вывода (один от проводящего материала, другой от ползунка), но ничто не мешало снабдить переменный резистор 3 выводами — от обоих концов проводящего материала и ползунка. Сопротивление между концами проводящего материала оставалось неизменным, а в схему можно было вводить сопротивление между ползунком и любым из концов проводящего материала, что расширяло возможности регулировки.

Переменный резистор с 3 выводами получил название «потенциометр». Изобретен он в 1843 году британским физиком Чарльзом Уитстоном (для применения в известном мосту Уитстона). Название «потенциометр» достаточно неудачное. Как правило, в словах окончание «метр» (амперметр, вольтметр, спидометр, термометр) означает «измеряю». Но потенциометр не измеряет потенциал (или разность потенциалов — электронапряжение). Данный элемент делит электронапряжение в отношении, задаваемом положением движка.

Именно это свойство потенциометра позволяет пользоваться им для регулирования громкости звуковоспроизводящего устройства, изменяя напряжение звукового сигнала на входе усилителя. Два крайних вывода потенциометра подключаются к источнику электротока, а регулируемое электронапряжение снимается с движка.

Типы функциональных характеристик

Что такое функциональная характеристика потенциометров или переменных резисторов — это зависимость присутствующего в схеме сопротивления от положения движка линейного потенциометра или угла поворота кругового. При равномерной плотности токопроводящего материала на подложке потенциометра данная зависимость будет линейной. Это удобно для регулировки напряжения источника питания или генератора, но оказывается совершенно непригодным при регулировке громкости, что определяется физиологией слухового аппарата человека.

Согласно психофизиологическому закону Вебера-Фехнера, субъективное ощущение громкости прямо пропорционально связано с логарифмом интенсивности звука. Оттого при использовании в радиоприемнике регулятора громкости с линейной характеристикой наблюдается противоречие: громкость при первых оборотах регулятора резко возрастает, но при его дальнейших вращениях изменения громкости становятся неощутимыми.

Для компенсации логарифмической зависимости изменения громкости относительно интенсивности звука характеристика электронапряжения с потенциометра, используемого в регуляторе звука, должна быть обратно-логарифмической.

Все переменные резисторы, выпускаемые для регулировки громкости, обладают функциональной зависимостью под названием тип В. Потенциметры с линейным графиком введенного сопротивления от угла поворота — это устройства типа А. Третий тип зависимости (логарифмический) обозначается, как Б.

Если подключить потенциометры с разными функциональными характеристиками к источнику напряжения 12 Вольт, при среднем положении движка регулятор типа А выдаст электронапряжение 6 В, регулятор типа В — всего около 1 В, а типа Б — все 11 В. При крайних положениях движка все 3 потенциометра выдадут 0 В и 12 В.

Виды потенциометров

На данный момент выпускается огромное разнообразие переменных резисторов. По своему устройству они делятся на проволочные и пленочные, а по функциональному назначению — переменные и подстроечные.

Существуют потенциометры с промежуточными ответвлениями — одним, двумя или тремя. Они применяются в схемах тонкомпенсированной регулировки громкости, что связано с частотной зависимостью чувствительности слуха. Другое назначение отводов — создание регуляторов с отличными от стандартных А, Б, В функциональными характеристиками.

Для особых целей, когда требуется согласованное изменение электрического сопротивления в 2 цепях, выпускаются сдвоенные потенциометры, снабженные единой осью, но двумя резистивными дорожками с собственными выводами и ползунками. Необходимы такие типы переменных резисторов, например, для одновременной регулировки громкости двух каналов стереофонического усилителя и в полосовых фильтрах либо частотно-задающих цепях генераторов частоты на основе моста Вина.

К разновидности сдвоенных потенциометров относятся и те элементы, которые имеют раздельную регулировку параметров. Их называют соосными. У них тонкий вал одного потенциометра проходит через полый вал другого, каждый вал снабжен своей ручкой.

Существуют поворотные переменные резисторы с переключателем, служащим для включения и выключения устройства, что позволяет уменьшить количество органов управления на его панели.

Специальные потенциометры и подстроечные

Для целей дистанционной регулировки выпускаются резисторы, управляемые не механическим действием, а электронным способом. Их называют цифровыми потенциометрами. Более современными типами являются интегральные схемы, объединяющие до 100 соединенных последовательно постоянных резисторов, переключаемых полевыми транзисторами.

Угол поворота оси потенциометра обычно находится в пределах 270 или 320 градусов. Элементы с малым углом поворота используются в джойстиках.

Особым типом являются многооборотные или спиральные потенциометры, в которых проводящий элемент имеет вид спирали на изоляционном корпусе. Эти резисторы применяются для подстройки частоты в приемниках или передатчиках. Настройка осуществляется при повороте ручки на 5, 10 или даже 40 оборотов.

Существуют еще подстроечные переменные резисторы (триммеры), впаиваемые в печатную плату. Как правило, приборы, снабженные таким переменным сопротивлением, настраиваются под требуемые характеристики на заводе-изготовителе. Триммеры обычно выпускаются типа А, снабжены шлицом и регулируются посредством отвертки, после чего положение фиксируется лаком.

Основные характеристики переменных резисторов

Потенциометры, как и любые другие радиотехнические элементы, имеют собственные электрические и физические характеристики. К основным относят:

Номинальное сопротивление переменных резисторов выбирается из шести стандартных рядов — Е3, Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192.

Указывается номинальное сопротивление на корпусе с помощью буквенно-числового кода. Например, М15 означает 0.15 МОм, а 15k — 15 кОм и т. п.

Сопротивление переменного резистора зависит от температуры, поэтому учитывается ТКС — температурный коэффициент сопротивления. Данная характеристика отображает относительное изменение сопротивления на каждый градус изменения температуры. Обычно ТКС составляет величину порядка ±1000×10 -6 1/°C, а при особых требованиях от ±1×10 -6 1/°C до ±100×10 -6 1/°C.

Чтобы избежать перегрева переменного резистора в силовых электроцепях, рассеиваемая на нем мощность не должна превышать номинальную мощность.

Все характеристики потенциометров приводятся в соответствующих справочниках.

Обозначение и маркировка

На схеме переменные резисторы обозначаются таким же прямоугольником, как и постоянные, но с указанием дополнительного вывода. Данный вывод может изображаться двумя взаимоперпендикулярными линиями или линией со стрелкой. Последний вариант — это обозначение для регулируемого переменного резистора.

По ГОСТ 11.074.009-78 принята маркировка для переменных резисторов буквами РП. За ними идут цифры 1 или 2. Этими цифрами обозначается вариант конструктивного исполнения: 1 — непроволочный резистор, 2 — проволочный. Через тире указывается регистрационный номер разработки. Расшифровка остальных буквенно-цифровых меток представлена на рисунке ниже.

Многие зарубежные производители используют кодовую маркировку резисторов. В этом случае номинал зашифровывается первыми двумя цифрами, а множитель, определяющий положение запятой десятичного знака, — буквой. Чтобы определить номинал радиоэлемента с кодовой маркировкой понадобится справочник, в частности таблица с расшифровкой кода по цифрам и буквам.

Распиновка переменных резисторов и их проверка

Распиновка (расположение выводов), а также схема подключения переменного резистора отображены на рисунке ниже.

Проверка резисторов переменного сопротивления осуществляется по такому же принципу, что и постоянного. Обычно она выполняется мультиметром. Положение его щупов произвольное, поскольку полярность подаваемого тестового электронапряжения не имеет значения.

Перед тем как проверить резистор, следует выбрать диапазон измерений. Поскольку основной проблемой потенциометров является ухудшение со временем контакта между движком и токопроводящим элементом, то необходимо проверить работоспособность элемента. Установив мультиметр в режим омметра, его щупами следует прикоснуться к центральному выводу потенциометра и к одному из крайних. Далее медленно вращая ось резистора, надо наблюдать за показаниями прибора. Если деталь исправна, то показания будут изменяться без скачков, то есть, плавно. Проверку следует повторить для второго крайнего вывода.

Чтобы узнать значение минимального сопротивления, бегунок потенциометра надо выставить в нулевое положение. Щупы мультиметра необходимо подсоединить к крайнему левому и среднему выводам. Полученные значения сравниваются с заявленным диапазоном номиналов. Они могут отклоняться в меньшую или большую сторону, но должны находиться в рамках допуска. При измерении максимального сопротивления щупы следует подключить к крайним выводам.

Включение в цепь переменного тока

Обычный реостат, представляющий собой обмотку из высокоомного провода, по определению обладает активным сопротивлением, обусловленным омическим сопротивлением, а также реактивным, связанным с индуктивностью обмотки. При постоянном электротоке и низких частотах индуктивность никакого влияния на сопротивление не оказывает, но с ростом частоты переменного электротока это влияние возрастает.

Обычный потенциометр имеет некоторую емкость (паразитную) между выводами, что также меняет характер его полного сопротивления на высоких частотах. Как правило, частотные свойства переменных резисторов в их характеристиках не приводятся. Большинство из них рассчитаны на работу в низкочастотных цепях. Поэтому резистор в цепи переменного тока ведет себя согласно своим паразитным емкости и индуктивности.

В зависимости от того как подключить переменный резистор к цепи, он будет играть роль реостата или потенциометра. В первом варианте устройство изменяет силу электротока, во втором — электронапряжение. Чтобы получить реостат, задействуют один из крайних выводов и подвижный контакт. Как потенциометр резистор работает при подключении всех контактов, представляя собой делитель электронапряжения.

Выбор резистора на основе расчетов

Выстраивая цепь переменного тока с регулируемым резистором, необходимо учитывать его основные характеристики, а именно — сопротивление и мощность рассеивания. Сначала, подбирая резистор, надо узнать величину переменного сопротивления. Для этого используем закон Ома: I = U/R. Далее следует рассчитать мощность по формуле P = UI.

Как пример рассмотрим такую задачу: подобрать резистор для регулировки электронапряжения от 0 до 30 В в цепи с силой электротока 50 мА:
1. Находим сопротивление — 30/0.05 = 600 Ом.
2. Значение мощности — 30×0.05 = 1.5 Вт.
Следовательно, нам нужен потенциометр 600 Ом, мощность которого 1.5 Вт, но так мы получим оптимальные значения, на практике нужно выбирать потенциометр с запасом по некоторым характеристикам.

Подключение к электроцепи переменного резистора позволяет изменять ее параметры непосредственно в ходе работы. Поэтому он применяется в электроприборах разного назначения. С помощью переменного сопротивления можно регулировать звук, частоту, яркость света. Одним словом, принцип работы этого радиоэлемента используют в тех устройствах, которые позволяют изменять настройки с помощью бегунков или вращения рукояток.
Похожие публикации: