Početna stranica > Tutoriali > Komponente > Otpornici - Vrste otpornika

Otpornici - Vrste otpornika

Otpornici su pasivne elektroničke komponente koje pružaju otpor protjecanju električne struje. Drugim riječima, apsorbiraju dio električne energije koju pretvaraju u toplinu. Možemo ih pronaći u gotovo svim elektroničkim sklopovima gdje se koriste za stvaranje željenog strujno-naponskog odnosa, ograničenje struje, smanjenje napona i sl.

Najbitnija karakteristika otpornika je električni otpor koji se označava mjernom jedinicom Ω [om]. Mjerna jedinica je nazvana po njemačkom fizičaru Georgu Simonu Ohmu, koji se istaknuo radovima na području elektriciteta i magnetizma, te konstruirao Ohmov zakon prema kojem je jakost struje omjer napona i otpora. Kažemo da otpornik ima otpor 1 Ω ako pri narinutom naponu od 1V, kroz njega teče struja od 1A. Idealan otpornik ima konstantan otpor bez obzira na narinut napon, struju koja teče kroz njega, temperaturu ili neki drugi faktor. U stvarnosti, otpor se mijenja s temperaturom, a otpornici su konstruirani tako da je promjena otpora minimalna u temperaturnom području za koje su namijenjeni. Otpornici mogu imati i tzv. parazitni kapacitet i parazitni induktivitet. Radi se o vrlo malim vrijednostima koje se često mogu potpuno zanemariti, no trebamo ih imati na umu jer mogu utjecati na rad pojedinih sklopova (npr. onih koji rade u VF području).

Otpornici mogu biti fiksni i promjenjivi. Fiksnima je otpor određen tehnološkim postupkom za vrijeme proizvodnje i kasnije ga se ne može mijenjati. Kod promjenjivih, nazivamo ih još i potenciometrima ili reostatima, otpor se mijenja pomicanjem klizača.

Fiksni otpornici

Danas postoji nekoliko tehnologija izrade fiksnih otpornika, a najčešći su ugljenoslojni, metal-film, folijski, žičani i film otpornici.

Ugljenoslojni otpornici su izrađeni od keramičke jezgre na koju je nanešen tanki sloj čistog ugljika koji funkcionira kao otporni materijal. Željena vrijednost otpora može se dobiti odabirom debljine nanešenog sloja ugljika ili narezivanjem ugljikovog sloja u obliku spirale, čime se povećava dužina sloja ugljika između dva kontakta otpornika. Preciznim narezivanjem spirale mogu se dobiti točnije vrijednosti otpora. Tipične vrijednost ovog tipa otpornika su do 10MΩ, a tolerancije su 2%, 5% i 10%. Njihova snaga uobičajeno ne prelazi 2W. Temperaturni koeficijent im je blago negativan. Najčešće se upotrebljavaju u visokonaponskim sklopovima i sklopovima izloženim povišenim temperaturama. Zbog šuma kojeg mogu unijeti u signal, izbjegava se njihovo korištenje u audio tehnici. Tijelo otpornika je u pravilu oker boje. Umjesto ugljenoslojnih otpornika sve se češće koriste metal-film otpornici zbog općenito boljih karakteristika i podjednake cijene.

ugljenoslojni otpornik

Metal-film otpornici su danas najčešće korišteni otpornici. Izrađeni su po sličnom principu kao i ugljenoslojni. Na keramičku jezgru nanosi se tanak sloj metalnog filma, najčešće legure nikal-kroma (NiCr). Ponekad se koristi antimon ili zlato sa platinom i tantalovim nitridom. Otpor je direktvno ovisan o debljini metalnog filma. Deblji sloj filma rezultira manjim otporom. Željena vrijednost otpora se može dobiti narezivanjem spiralnog utora u metalnom sloju. Tipične vrijednosti otpora su do oko 20MΩ. Zbog veće stabilnosti otpornog sloja moguća je veća točnost izrade, pa im je tolerancija između 0.05% i 2%, no najčešće je 1%. Uobičajeno, snaga ne prelazi 2W, a u iznimnim situacijama 10W. Mogu podnijeti i nešto veće temperature od ugljenoslojnih. Koriste se u praktički svim elektroničkim sklopovima, a moguće ih je prepoznati po plavoj boji tijela.

metal-film otpornik

Folijski otpornici imaju najbolja svojstva, najmanji šum i najdugovječniji su od svih ovdje spomenutih. Na keramički nosač nanesen je nekoliko mikrometara tanak film otporne legure, najčešće nikal-kroma s primjesama. Željena vrijednost otpora postiže se svjetlosnim graviranjem otpornog uzorka. Tolerancija može iznosti svega 0.005%. U procesu izrade moguće je postići vrlo visoku preciznost, a zbog njihove dugovječnosti koriste se u sklopovima gdje je potrebna visoka preciznost, stabilnost i dugovječnost. Npr. u audio tehnici, elektroničkim vagama, zrakoplovstvu...

folijski otpornik

Žičani otpornici su izrađeni od izolacijskog tijela (najčešće keramike) na koje je namotana otporna žica. Koristi se neka od legura nikal-kroma ili željezo-kroma, a koje su poznate i pod nazivima Khantal, Cekas, Konstantan i sl. Tijelo sa namotanom žicom se zatim zaštićuje zalijevanjem u cementno ili keramičko kućište. Zbog boljeg hlađenja, ovakve otpornike možemo naći ugađene u rebrasto metalno kućište, ili pak potpuno nezaštićene. Zbog same tehnologije izrade (namotane žice), mogu imati veliki parazitski induktivitet. Kako bi se to izbjeglo, žica se namata bifilarno, čime se poništava parazitski induktivitet, ali raste parazitski kapacitet. Kako bi se postigao željeni otpor, na tijelo se namata određena količina otporne žice, jer je dužina žice proporcionalna otporu. Najčešće su malih otpora, do najviše reda 10 kΩ, jer bi za veće otpore žica trebala biti ili vrlo tanka ili velike dužine. Ovakvi se otpornici najčešće izrađuju kao otpornici veće snage, od 1W do 1kW, a koriste se u sklopovima gdje se zbog disipirane snage ne mogu koristiti druge vrste otpornika. Tolerancije su najčešće 5%.

žičani otpornici

Dok se gornje četiri vrste uglavnom odnose na through-hole otpornike ili pojednostavljeno one koji nisu SMD, film otpornici su uglavnom izrađeni kao SMD komponente. Zbog sveopće primjene SMD komponenti, ovo su danas najčešće korišteni otpornici. Dvije su osnovne varijante: otpornici sa tankim i otpornici sa debelim filmom. Iako naziv sugerira na razliku samo u debljini filma, ustvari se radi o dvije posve različite tehnologije izrade. Otpornici sa tankim filmom su najsličniji metal-film otpornicima. Na keramičku bazu se nanosi sloj nikal-krom legure čija otpornost ovisi o debljini sloja. Također, laserom se urezuje utor kako bi se dobila željena vrijednost otpora. Ovakvi otpornici imaju malu toleranciju (između 0.1% i 2%), nizak šum i mali temperaturni koeficijent. Vrijednost otpora uobičajeno ne prelazi 20MΩ. Koriste se u VF sklopovima i tamo gdje se traži niska tolerancija komponenata, kao recimo u mjernim uređajima.

Otpornici sa debelim filmom se daleko češće koriste i nalaze se u gotovo svim modernim uređajima. Na podlogu od keramike se nanosi otporni sloj koji se izrađuje od oksida rutenija, iridija ili renija. Debljina sloja je reda veličine 100 mikrometara, što ih čini i do 1000 puta debljim nego otpornike sa tankim slojem. Željena vrijednost otpora se dobiva uzastopnim nanošenjem otpornog sloja. Ovaj proces izrade je jeftiniji, a otpornici podnose veće snage. Uobičajene tolerancije su 1% i 5%, a vrijednost otpora je do 100MΩ.

SMD otpornici

Promjenjivi otpronici

Promjenjivim otpornicima, odnosno potenciometrima, otpor se može ručno mijenjati zakretanjem osovine (kod okretajnih), odnosno pomicajem klizača (kod kliznih). Sastoje se od tri priključnice; dvije su spojene na svaki kraj otpornog elementa, a treća je tzv. klizač, čijim se pomicanjem mijenja otpor između klizača i druge dvije priključnice. Potenciometar možemo promatrati i kao serijski spoj dvaju otpornika. Prvi otpornik predstavlja otpor između klizača i jedne priključnice, a drugi otpor između klizača i druge priključnice. Najčešće se koriste u sklopovima kao djeljitelji napona, primjerice za podešavanje glasnoće zvuka u audio uređajima. Otporni materijal može biti žica, a otpor se mijenja pomicanjem klizača po namotajima žice. Ovakvi su potenciometri najčešće konstruirani kako bi podnijeli veće snage. Kod manjih snaga, kao otporni materijal koristi se ugljen, metalni film, vodljiva plastika ili keramal (kompozitni materijal izrađen od keramike i metala).

potenciometar

Promjena otpora može biti linearna i logaritamska. Linearna znači da se otpor mijenja linearno u odnosu na pomicanje klizača, dok se kod logaritamskog potenciometra mijenja po logaritamskoj funkciji.

Kod jednookretajnih potenciometara osovina se može zakrenuti za približno 270°, odnosno oko 3/4 kruga. Ovakvi su se otpornici često koristili za regulaciju glasnoće u starijim audio uređajima. Višeokretajnim potenciometrima, osovina se može zakrenuti za puni krug (360°) 5, 10 ili 20 puta. Koriste se u sklopovima gdje je potrebno precizno podešavanje, primjerice u mjernim uređajima. Mogu biti izvedeni kao jednostruki ili dvostruki, te motorizirani. Kod dvostrukih se zapravo radi o dva nezavisna potenciometra spojena na istu osovinu. Česti su u audio uređajima za regulaciju stereo signala. Motorizirani imaju dodan elektromotor, te se mogu zakretati ručno ili pomoću motora.

dvostruki potenciometar

Kod kliznih potenciometara promjena otpora se ne vrši zakretanjem osovine, već pomicanjem klizača u ravnini. Često ih možemo vidjeti na audio miksetama. Električne karakteristike su im jednake kao kod okretajnih, a razlika je samo u fizičkom dizajnu.

linearni potenciometar

Riječ potenciometar u pravilu označava promjenjivi otpornik koji je dizajniran da mu se otpor mijenja od strane korisnika. Zato imaju osovinu na koju se može montirati gumb kako bi se uklopio u dizajn uređaja, a i kućište im je predviđeno za montažu na prednju ploču uređaja. Vjerojatno ste čuli i za riječ trimer. Ona označava potenciometar koji nije namijenjen čestom podešavanju, već se podesi samo jednom, npr. kod ugađanja uređaja. Trimer nema osovinu za montažu gumba, nego utor za odvijač kojim se podešava, te je najčešće fizički manji. Reostat označava promjenjivi otpornik koji ima samo dvije priključnice; jedna je spojena na klizač, a druga na otporni element. Potenciometar možemo spojiti kao reostat tako da kratko spojimo klizač i jednu priključnicu.

trimer

Digitalni potenciometar je potenciometar kojim upravljamo putem digitalnog signala, npr. mikrokontrolerom putem 1-wire ili I2C standarda. Ustvari se radi o serijski spojenim fiksnim otpornicima između kojih se prespaja klizač. Otpor se mijenja spajanejm klizača između različitih otpornika. Promjena otpora nije kontinuirana kao kod klasičnih potenciometara, već skokovita, npr. 64, 128 ili 256 položaja. Recimo, kod 5kΩ potenciometra sa 64 položaja, otpor će se mijenjati u koracima po 78,125 Ω. Koriste se kod digitalno upravljanih sklopova, npr. kod digitalnog podešavanja glasnoće, regulacije osvjetljenja i kontrasta na alfanumeričkim LCD ekranima i sl.

digitalni potenciometar

U sljedećem ćemo se članku dotaknuti vrijednosti otpornika te njihovog označavanja.

Naslovnica: Wikimedia Commons
 

O Ivan Matačić

Urednik sam portala Petvolta.com. Profesionalno se bavim računalima i IT opremom općenito, a elektronika mi je hobi, ali i struka. Nadam se da će čitatelji naučiti nešto novo, korisno i zabavno, a ako se, kao i ja, zaljube u elektroniku, cilj ovog projekta bit će ispunjen.

2 komentara

  1. Vrlo lijepo napisano 🙂

  2. Štovani, imam gramofon iz 60-tih godina, "Emona" Iskra proizvodnje! Potrebno je promijeniti potenciometra. Gramofon je lampaš. Imam 55 godina i baš se ne razumijem u potenciometre ali zaletovati, znam. Stoga Vas molim, prikažite mi shematski koje žice se trebaju i gdje zalemiti kako bi gramofon funkcionirao. Molim Vas, odgovorite mi na mail.

    Hvala i veliki Vam pozdrav, za sada!

Odgovori

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Nužna polja su označena s *