Переменный резистор: что это, принцип работы, разновидности

Что такое сопротивление

Оппоненты имеют оппозицию, но что такое оппозиция? Попробуем разобраться в этом.

Аналогия с сантехникой поможет ответить на этот вопрос. Под действием силы тяжести или под действием напора насоса вода перетекает из точки большего давления в точку меньшего давления. Точно так же электрический ток течет под действием напряжения из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом.

Что может блокировать поток воды по трубам? Движение воды может быть затруднено состоянием труб, по которым она проходит. Трубы могут быть широкими и чистыми, а могут быть грязными и вообще грустным зрелищем. В каком случае поток воды будет быстрее? Естественно, вода будет течь быстрее, если не будет сопротивления ее движению.

Хорошо, теперь давайте перейдем от нашей модели сантехники к реальному миру электричества. Теперь становится понятно, что скорость воды в наших реалиях – это сила течения, измеряемая в амперах. Сопротивление, которое трубы оказывали воде в реальной действующей системе, было бы сопротивлением проводов, измеренным в омах.

Как и трубы, провода могут сопротивляться току. Сопротивление напрямую зависит от материала, из которого изготовлены провода. Поэтому не случайно провода часто делают из меди, так как медь имеет малое сопротивление.

Резистор — это пассивный элемент в электрической цепи, имеющий фиксированное или переменное значение электрического сопротивления.

Другие металлы могут иметь очень высокое сопротивление электрическому току. Так, например, удельное сопротивление (Ом*мм²) нихрома равно 1,1 Ом*мм². Величину сопротивления легко оценить, сравнив ее с медью, имеющей удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм².

Когда мы пропускаем ток через материал с высоким сопротивлением, мы можем убедиться, что ток в цепи становится меньше, достаточно провести простые измерения.

Переменное сопротивление – назначение

Переменные резисторы в основном используются для регулировки громкости в различной бытовой и профессиональной радиоаппаратуре. Можно сказать, что они предназначены для плавного изменения напряжения или силы тока в разных электрических цепях за счет изменения собственного сопротивления.

Например, с их помощью можно плавно регулировать яркость свечения электрической лампочки.

Основные характеристики переменных резисторов

Базовым значением при выборе подходящего устройства является номинальное сопротивление, а затем уже другие характеристики.

Полное сопротивление

Это значение отображается на основной части изделия. По ГОСТ 10318 оптимальные значения, по российской версии, составляют 1,0, 2,2, 3,3, 4,7 Ом, кОм, МОм, по зарубежной версии — 1,0, 2,0, 3,0, 5,0 Ом, кОм, МОм. Допустимые отклонения находятся в пределах +/- 30%.

Функциональная характерная форма

Устройства одного типа могут иметь разные функциональные характеристики, определяющие, как изменяется сопротивление между средним и крайним выводами при повороте ручки. Функциональное свойство это:

• Линейный. При этом значение сопротивления изменяется пропорционально перемещению ползунка. Устройства с линейной характеристикой реализуют функции задания или настройки моделей в делителях напряжения.
• Нелинейный. Он выполняется по логарифмическому и обратнологарифмическому законам. Использование закона обратного логарифма в работе резисторов, применяемых в звуковоспроизводящих устройствах, обеспечивает плавное изменение уровня громкости. В генераторах частоты используются изделия, работающие по логарифмическому и обратнологарифмическому законам.

Номинальная или рассеиваемая мощность

Этот параметр характеризует наибольшую мощность, рассеиваемую в виде тепловой энергии при длительной электрической нагрузке без снижения производительности устройства. Обычные электроприборы комплектуются переменными резисторами мощностью 0,04, 0,25, 0,5, 1,0, 2,0 Вт.

Проволочные модели могут быть значительно мощнее тонкопленочных, поскольку тонкопленочный резистивный элемент не способен выдерживать большие токи.

Максимально допустимое рабочее напряжение

Этот параметр для переменных резисторов прост и понятен. Не используйте данное устройство в цепях с напряжением выше значения, указанного для конкретной модели.

ТКС – температурный коэффициент сопротивления

Эта характеристика показывает, как изменяется сопротивление при повышении или понижении температуры наружного воздуха на 10°C. ТКС важен при использовании устройств в нестандартных климатических условиях. Чем меньше значение коэффициента, тем более устойчива модель к колебаниям температуры.

Точность или допуск

Для обычных переменных и триммеров эта характеристика обычно находится в пределах 10…30%.

Рабочая температура

Эта характеристика указывается как диапазон температур, в котором резистивный элемент сохраняет свои рабочие параметры и может эффективно выполнять свои функции.

Износоустойчивость

Износостойкостью называют количество циклов движения подвижного контакта, при которых характеристики изделия не превышают интервал, указанный в технической документации. В особо точных (прецизионных) приборах это число доходит до 107, но их минус — низкая виброустойчивость.

Регулирующие резисторы устойчивы к вибрации и другим механическим воздействиям, но их износостойкость обычно ограничивается 1000 циклами.

Уровень шумов

Шум – электрические помехи – возникает при движении подвижного контакта. Их величина зависит от износа контактных поверхностей, затяжки скользящего зажима и скорости перемещения.

Устройство и принцип работы переменного резистора

Эти продукты включают в себя:

• корпус — цилиндрический или в виде параллелепипеда;
• резистивный элемент с наибольшим указанным сопротивлением;
• 2 вывода резистивного элемента, вмонтированного в электрическую цепь;
• промежуточный вывод, заякоренный с подвижным контактом, перемещающимся по коллектору при уменьшении или увеличении сопротивления между промежуточным и одним из крайних выводов;
• ручки для управления механизмом регулировки

Как работает переменный резистор: с помощью ручки сопротивление изменяется от минимального до номинального значения, что отражается на корпусе в виде буквенно-цифрового кода. Контроль свойств осуществляется непосредственно во время работы агрегата.

Типы конструкций переменных резисторов

По конструкции резистивного элемента изделия делятся на беспроволочные и проволочные.

Непроволочные

Резистивный элемент представляет собой пластину прямоугольной или подковообразной формы, покрытую тонкой пленкой из бора, углерода, металла или композиционных материалов. При производстве плиты используется теплоизоляционный материал.

На подковообразной пластине ползунок, надежно закрепленный механизмом регулировки, совершает вращательное движение с углом поворота до 270°, а на прямоугольной — поступательное движение.

Проволочные

В состав таких устройств входит пластиковый или керамический каркас в виде трубки, на который намотана манганиновая, нихромовая или константановая проволока, обладающая значительным сопротивлением. Ползунок перемещается по проволочной обмотке. Витки располагаются вплотную друг к другу, но между ними наносится разделительный слой лака.

Одновременное прикосновение ползунка к предыдущему и последующему виткам проволоки обеспечивает плавную регулировку. Для создания эффективного контакта дорожка зачищается, шлифуется или полируется.

В производстве каркасов востребованы как изоляционные материалы — гетинакс, стеклопластик, текстолит, пластик, керамика, так и токопроводящие — алюминий, латунь и другие металлы и сплавы. Каркасы можно сделать из пластины, свернутой в кольцо, или из сборного кольца, на которое намотана проволока.

Первый вариант отличается простой технологией производства, но не способен обеспечить высокую геометрическую точность, второй – с точными размерами, но для намотки проволоки требуется специальное оборудование. Диаметр провода зависит от допустимой плотности тока.

Классификация резисторов по количеству контактов

По этому параметру изделия делятся на следующие группы:

• Одноэлементный — стандартная конструкция с двумя неподвижными и одним промежуточным подвижным контактом.
• Многоэлементные – двойные, тройные и четверные. Количество контактов определяется количеством резистивных компонентов, размещенных в одном корпусе. Ползунки могут быть соединены или нет, что определяет синхронное или автономное управление.
• С переключателем. В конструкции таких моделей есть провода для подключения цепи питания, что позволяет поворачивать ручку не только для регулировки определенных параметров, но и для включения/выключения устройства. Продукция востребована в мобильной технике.

Виды резисторов по принципу действия

При предъявлении особых требований к надежности и длительности периода работы установившееся управление заменяют ступенчатым. Основой такого устройства является переключатель с несколькими положениями, к контактам подключены резисторы постоянного сопротивления. Они включаются в электрическую цепь при повороте рукоятки.

Переменные резисторы, обеспечивающие ступенчатое регулирование, называются дискретными, они используются для управления частотой, громкостью и другими характеристиками.

В устройствах, где для регулирования достаточно одного витка, применяют одновитковые резисторы. Вращение обычно составляет максимум ¾ оборота. В многооборотных устройствах ручка может совершать 5, 10, 20 оборотов.

Серия переменных резисторов — подстроечные, предназначены для подстройки радиоэлектроники в период ремонта, монтажа и наладки. Подстроечные функции могут выполнять обычные резисторы с линейной рабочей характеристикой, с осью «под прорезью» и упором. Другой вариант — специальные продукты, которые позволяют очень точно установить значение сопротивления.

Тюнинговые модели, в отличие от обычных устройств, рассчитаны на небольшое количество действий и не отображаются на передней панели устройства.

Эти компактные изделия монтируются на электронной плате и пользуются спросом только в период наладки и наладки, после чего фиксируются клеем или краской. Для удобства регулировки в электроприборах иногда устанавливают два триммера — для грубой и точной регулировки.

Маркировка переменных резисторов – старая и новая системы

В старой русской системе буквенно-цифровых обозначений переменных резисторов указывают:

• тип продукта — совместное предприятие;
• первая цифра – тип материала и способ изготовления;
• второй регистрационный номер.

Маркировка по материалу и способу изготовления:

• 1 — непроволочный тонкий слой углерода и боруглерода;
• 2 — беспроволочный тонкий слой с металлической пленкой и оксидами металлов;
• 3 — композитная безрезьбовая пленка;
• 4 — непроволочная композитная насыпь;
• 5 — из проволоки;
• 6 — беспроволочный тонкослойный металлизированный.

Сегодняшняя система маркировки выглядит следующим образом:

• тип — РП;
• первая цифра — тип резистивного элемента (1 — непроволочный, 2 — из проволоки или металлической фольги);
• вторая цифра – регистрационный номер типа устройства;
• номинальное сопротивление — основной элемент маркировки;
• год выпуска;
• тип функциональной характеристики;
• буква, обозначающая величину допустимого отклонения от номинального значения.

Единого стандарта маркировки для этих устройств нет — обозначение продукции зарубежных производителей отличается от маркировки отечественной продукции.

Возможные схемы подключения переменных резисторов

Резисторы переменного сопротивления в электрических цепях могут применяться как потенциометры или как реостаты.

Потенциометры

При подключении к потенциометру используются все три контакта, что позволяет использовать переменный резистор в качестве делителя напряжения. Востребованы потенциометры для установки необходимого уровня звука, тембра, напряжения, освещения.

Читайте также: Рейтинг лучших переговорных устройств с достоинствами и недостатками

Реостстаты (регуляторы тока)

Включение резистора в качестве реостата предполагает использование среднего и крайнего вывода. Минус решения — вероятность потери связи между средней клеммой и резистивным элементом. Следствием является несанкционированный разрыв электрической цепи, в результате которого устройство или весь электроаппарат может выйти из строя.

Включение таким способом целесообразно только в тех случаях, когда резистор должен выполнять функции добавочного резистора или ограничителя тока.

Как подобрать переменный резистор – полезные рекомендации

Прежде чем выбрать подходящее изделие, необходимо определиться:

• R (сопротивление) = U (напряжение) / I (ток), Ом;
• Р (мощность) = U (напряжение) * I (ток), Вт.

Для эффективного функционирования электрической цепи необходимо проанализировать условия работы всех ее элементов — конкретное назначение, схему подключения, условия окружающей среды и другие важные факторы. При выборе учитывайте:

• интервал изменения сопротивления – указаны минимальное и максимальное значения;
• распределенная мощность;
• точность центровки;
• термостойкость;
• угол, на который может повернуться ручка.

Производители предлагают изделия в двух исполнениях – для поверхностного монтажа или поверхностного монтажа (элементы SMD). SMD-резисторы производятся по пленочной технологии, такие устройства имеют компактные размеры.

Как выглядит резистор?

В природе встречаются совершенно разные противники. Есть резисторы постоянного сопротивления, есть резисторы переменного сопротивления. И каждый вид сопротивления находит свое применение. Для раскрытия нашей темы необходимо рассмотреть основные типы резисторов, ведь в сравнении все познается.

Постоянный резистор

Постоянный резистор имеет два вывода и само название говорит о том, что они имеют постоянное постоянное сопротивление. Каждый такой резистор изготавливается с определенным сопротивлением, определенной мощностью потерь.

некоторые. Поэтому постоянные резисторы имеют определенную точность, выраженную в процентах. Это значение показывает, в каких пределах будет находиться результирующее сопротивление. И конечно, чем точнее сопротивление, тем дороже будет. Так зачем платить слишком много?

Само значение сопротивления также не может быть любым. Обычно сопротивление постоянных резисторов соответствует определенному диапазону номиналов резисторов. Эти резисторы обычно выбирают из серий Е3, Е6, Е12, Е24.

Номинальные звания
Е3	Е6	Е12	Е24		Е3	Е6	Е12	Е24		Е3	Е6	Е12	Е24
1,0	1,0	1,0	1,0	2.2	2.2	2.2	2.2	4.7	4.7	4.7	4.7
			1.1				2,4				5.1
		1,2	1,2			2,7	2,7			5.6	5.6
			1,3				3.0				6.2
	1,5	1,5	1,5		3.3	3.3	3.3		6,8	6,8	6,8
			1,6				3,6				7,5
		1,8	1,8			3,9	3,9			8.2	8.2
			2.0				4.3				9.1

Как видите, резисторы из серии Е24 имеют более богатый набор резисторов. Но это не предел, так как есть номинальные серии Е48, Е96, Е192.

На электрических схемах постоянные резисторы обозначаются своеобразным прямоугольником с проводами. В наиболее обычном графическом представлении можно ввести потери мощности.

Подстроечные резистор

Это устройства, сопротивление которых должно редко меняться — когда вы настраиваете устройство и настраиваете его. По характеристикам подстроечный резистор в принципе не отличается от переменного, но есть конструктивные отличия.

Подстроечные резисторы имеют гораздо меньшую износостойкость и механическую прочность (ведь их не нужно постоянно «вертеть»), нет практичной рукоятки (вместо нее может быть обычный паз наподобие винта для отвертки), они могут быть хуже или совсем не защищены от внешних воздействий (пыль, влага). Имеют два и три выхода.

Переменный резистор менее точен, чем постоянный резистор. Это плата за возможность регулировки, в результате чего сопротивление может уходить в определенные пределы.

Конечно, на этапе настройки изделия можно использовать так называемый селективный резистор. Это обычный постоянный резистор, только при установке он выбирается из кучи резисторов с аналогичными номиналами.

Так, подстроечные резисторы чаще всего используются для подстройки параметров схемы. Эти резисторы специально разработаны для этой цели. Регулировка осуществляется с помощью тонкой крестообразной отвертки, а после достижения необходимого значения сопротивления ползунок сопротивления часто фиксируется краской или клеем.

Переменные резисторы

Наконец-то мы подошли к нашей основной теме — переменные резисторы (они же переменные резисторы). Название «переменный» говорит само за себя — сопротивление такого прибора можно изменять в процессе работы тем или иным образом.

Вы когда-нибудь замечали различные «изюминки» в старых аналоговых технологиях? Например, задумывались ли вы когда-нибудь о том, что у вас получается, когда вы увеличиваете громкость на старом, может быть, даже ламповом телевизоре?

Многие регуляторы и различные «крутилки» представляют собой переменные резисторы. Как и постоянные резисторы, переменные резисторы также имеют разные потери мощности. Однако их сопротивление может варьироваться в широких пределах.

Переменные резисторы используются для регулирования напряжения или тока в уже готовом изделии. Этот резистор можно использовать для регулировки сопротивления в цепи формирования звука. Тогда громкость звука будет меняться пропорционально углу поворота ручки сопротивления. Так что сам корпус находится внутри устройства, а на поверхности остается та самая закрутка.

Кроме того, существуют также двойные, тройные, счетверенные и так далее переменные резисторы. Обычно их используют, когда нужно параллельное изменение сопротивления в нескольких участках цепи одновременно.

Основные компоненты

Он состоит из двух основных компонентов: резистивного слоя и ползунка. Резистивный слой имеет контакты на концах. Сопротивление между этими контактами определяет сопротивление переменного резистора.

Резистивный слой выполнен из углерода, металлокерамики или может быть выполнен в виде витка проволоки (переменное сопротивление проволоки). Проволочные переменные резисторы могут быть вполне приличной мощности.

Ползунок перемещается по этому слою и вступает с ним в электрический контакт. В этом случае ползунок также имеет собственный выход. В процессе перемещения ползунка из одного крайнего положения в другое изменяется сопротивление между ним и крайними контактами переменного резистора.

Переменные резисторы обычно поворотные, т.е резистор надо вращать. Но есть и скользящие переменные резисторы. Имеют резистивный слой в виде прямой линии и бегунок движется прямо по ней. Поэтому шток такого сопротивления надо двигать, а не крутить.

Слева условное обозначение резистора, справа его «внутренняя» схема. Выводы 1 и 2 — выводы обычного резистора постоянного номинала, указанного на корпусе прибора. Сопротивление создает специальное покрытие, нанесенное на «подкову» между этими выводами.

Здесь нет никаких подвохов — все честно. А вот шпилька 3 соединена с подвижной пластиной (двигателем), которая движется по той же подкове и соприкасается с ней.

Если мы повернем ручку, сопротивление между контактами 1 и 3 изменится от 0 до значения, указанного на корпусе устройства. То же самое произойдет между выводами 2 и 3, но в перевернутом виде.

По мере увеличения сопротивления между 1 и 3 оно уменьшается между 2 и 3 и наоборот. Почему это было сделано, мы проанализируем позже, принимая это как факт, причем очень практический факт, как мы увидим.

Переменный резистор с выключателем

При использовании переменных резисторов в качестве регулятора громкости, например в радиоприемнике, часто применяют переменные резисторы с переключателем. Регулятор громкости совмещен с выключателем питания радиоприемника.

Вот как это работает: Когда кнопка находится в крайнем положении, когда она соответствует минимальному значению громкости, выключатель питания выключается и устройство, в данном случае радио, также выключается.

Чтобы его включить, нужно начать поворачивать ручку в сторону увеличения громкости. Будет небольшой щелчок — переключатель включится и дальнейшее вращение кнопки будет увеличивать громкость ресивера.

В дальнейшем для выключения устройства необходимо повернуть ручку громкости до минимального звука, а затем еще немного до характерного щелчка, что означает, что переключатель сработал и устройство выключено.

Сдвоенный переменный резистор

Сдвоенный переменный резистор — еще один вариант этих устройств. Как правило, такие двойные резисторы предназначены для изменения сопротивления одновременно в разных независимых частях цепи или вообще в разных узлах.

Такие резисторы имеют две резистивные дорожки, каждая со своими проводами и своим ползунком, и один общий стержень, который перемещает оба ползунка одновременно.

Некоторые переменные резисторы предназначены для монтажа непосредственно на печатной плате, а их контакты впаяны непосредственно в схему. Другие предназначены для установки в корпус радиоаппаратуры, в предварительно просверленное отверстие и закрепления там гайкой. В схеме такие резисторы уже припаяны проводами. На тело пути прикладывается значение сопротивления и силы.

Формулы

При выборе резистора помимо конструктивных особенностей следует обращать внимание на основные характеристики. А основные характеристики, как я уже говорил, это сопротивление и рассеивающая способность.

Между этими двумя свойствами существует связь. Что это значит? Допустим, в схеме у нас есть резистор с определенным значением сопротивления. Но почему-то находим, что сопротивление резистора должно быть намного меньше, чем сейчас.

И вот что получается, ставим резистор с гораздо меньшим сопротивлением и в соответствии с законом Ома у нас может получиться немного западло.

Так как сопротивление резистора было большое, а напряжение в цепи у нас фиксированное, то и получилось вот что. При уменьшении номинала резистора общее сопротивление в цепи уменьшалось, следовательно, увеличивался ток в проводах.

А что, если поставить резистор с такими же потерями мощности? При повышенном токе новый резистор может не выдержать нагрузки и сдохнуть, его душа улетит вместе с клубом дыма из бездыханного тела резистора.

Получается, что при значении сопротивления 10 Ом будет протекать ток, равный 1 А. Эффект, который исчезнет от сопротивления. Поэтому при выборе резистора важно смотреть на его допустимую мощность рассеяния.