• 5

مقاومت الکتریکی چیست؟

مقاومت الکتریکی چیست و چه کاربردی دارد؟

مقاومت الکتریکی (Resistor) یکی از مهم ترین و پر کاربردترین قطعات الکترونیکی استفاده شده در مدارهای الکترونیکی است به طوریکه نمی توان یک برد الکترونیکی پیدا کرد که در آن از مقاومت استفاده نشده باشد. کار اصلی مقاومت، محدود کردن جریان الکتریسیته است که در این یادداشت می خواهیم به تعریف مقاومت الکتریکی، انواع آن، کاربرد مقاومت و نحوه عملکرد آن بپردازیم.

مقاومت چیست؟

مقاومت، قطعه ای الکتریکی است که در مقابل عبور جریان الکتریکی مخالفت می کند. مقاومتها در صنایع برق و الکترونیک اهمیت بالایی دارند و بیشتر به منظور محدود کردن جریان، تقسیم جریان، افت ولتاژ به میزان مشخص، ایجاد ولتاژهای مختلف در مدارات و همچنین محافظت مدار در برابر اضافه جریان از آنها استفاده می شود.

مهمترین مشخصه مقاومت ها، مقدار اهمی (Resistance) آنهاست که بر حسب اهم اندازه گیری میشود و هر چه بزرگتر باشد، بیانگر این است که این مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت بیشتری نشان میدهد و افت جریان بیشتری در مدار ایجاد می کند. مشخصه دیگر مقاومت ها، توان مجاز مقاومت است که در واقع بیشترین توانی است که مقاومت می تواند تحمل کند و اگر توانی بیشتر از این توان از مقاومت عبور کند، مقاومت می سوزد و باید تعویض شود.

کاربرد مقاومت

در مورد مقاومت می توان گفت که این قطعه تقریباً پرکاربردترین المان در بردها و مدارهای مختلف است و کاربردهای آن در مدارات الکتریکی بسیار گسترده و متغیر است اما در حالت کلی از مهمترین کاربردهای مقاومت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • محدود و تنظیم کردن جریان الکتریکی عبوری از مدار
  • تقسیم ولتاژ و تنظیم آن در بخش‌های مختلف مدار، بسته به نیاز قطعات دیگر
  • تولید گرما و حرارت
  • تنظیم بهره الکتریکی یا همان (Gain)
  • تنظیم ثابت زمانی(Time Constant) مدار در مقاطع مختلف
  • حفاظت از LED ها یا سایر قطعات نیمه رسانا از خطر جریان بیش از حد

انواع مقاومت الکتریکی

مقاومت های الکتریکی بسته به جنس و کاربردشان در مدار انواع مختلفی دارند اما در حالت کلی می توان مقاومت ها را به دو دسته مقاومت های ثابت و متغیر تقسیم بندی کرد. دسته بندی کلی انواع مقاومت ها را در تصویر پایین مشاهده می فرمایید:

آشنایی با انواع مقاومت های الکتریکی

1) مقاومت های ثابت

مقاومت های ثابت تحت تاثیر عوامل محیطی و مداری مختلف مقدارشان تغییر آنچنانی نمی کند و تقریبا ثابت می ماند. نماد مداری این مقاومت ها به صورت زیر است:

معرفی و عکس مقاومت های ثابت

در ادامه، به معرفی و بررسی انواع مقاومت های ثابت یعنی فیلم کربنی، فیلم فلزی، آجری، smd و آرایه ای می پردازیم.

1-1) مقاومت فیلم کربنی

مقاومت های کربنی (carbon film resistor) در اکثر مدارات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند و از جمله ارزان ترین مقاومتهای موجود در بازار هستند. این مقاومت ها از چسب غبار کربن یا گرافیت ساخته می شوند و در توان های 1/8، 1/4، 1/2 تا 5 وات در بازار موجود هستند. میزان خطا یا تلورانس این مقاومت ها 5 درصد است.

این مقاومت ها مقدار اندوکتانس پایینی دارند، از این رو برای کاربردهای فرکانس بالا بسیار مناسب هستند. از معایب این مقاومتها می توان به نویز و ناپایداری آنها در دماهای بالا اشاره کرد که همین امر باعث میشود از این مقاومتها در مداراتی که حساسیت و دقت بالا موردنیاز است، کمتر استفاده شود.

عکسی از مقاومت های کربنی

2-1) مقاومت فیلم فلزی

مقاومت های فیلم فلزی (metal film resistor) شباهت زیادی با مقاومت های کربنی دارند با این تفاوت که دقت این مقاومت ها بسیار بالاتر است. میزان خطا یا تلورانس آنها بین 0.5 تا 2 درصد است و نسبت به مقاومت های کربنی تاثیر پذیری کمتری نسبت به دما و حرارت دارند و همچنین نویز کمتری ایجاد می کنند. این مقاومت ها از چسب اکسید فلزی رسانا ساخته می شوند.                           معرفی مقاومت فیلم فلزی                   

3-1) مقاومت آجری

جنس این مقاومتها از نیکل کروم است و معمولا دارای یک روکش سرامیکی یا آجری می باشند و به همین علت به مقاومت آجری (ceramic wire wound resistor) معروف هستند. مقدار اهم و توان این مقاومتها بصورت عدد بر روی آنها چاپ میشود. این مقاومتها از یک وات تا دهها وات در بازار موجود هستند.

نکته حائز اهمیت در مورد این مقاومتها این است که ممکن است در مدارات تا حد زیادی گرم یا داغ شوند و هنگام طراحی مدار باید محل مناسبی برای نصب آنها در نظر گرفته شود. همچنین به دلیل وجود سیم پیچ در ساختمان داخلی این مقاومتها، خاصیتی همچون سلف دارند و از این رو در کارهای حساس استفاده نمی شوند.

عکس مقاومت های آجری

 

4-1) مقاومت smd

مقاومتهای SMD نوع دیگری از مقاومتها هستند که بر روی مدارات الکترونیکی به صورت نصب سطحی لحیم کاری میشوند. این مقاومتها در بردهای مدار چاپی با رنگ مشکی و چند عدد در وسط و رنگ نقره ای در دو طرف آن مشخص می شوند. به دلیل ابعاد کوچک این نوع مقاومتها، در اکثر دستگاههای پرتابل امروزی و در دستگاههایی که به نوعی محدودیت فضا وجود دارد از آنها استفاده میشود.

این مقاومتها در پکیج های 201، 402، 603، 805، 1206 و 2512 در بازار وجود دارند. توان این مقاومتها بسته به سایز آنها از 0.03 وات تا 1 وات متغیر است.

مقاومت های SMD و  کاربرد آن ها

 

5-1) مقاومت آرایه ای

در مواقعی که در قسمتی از مدار، قرار است چند مقاومت یکسان و هم اندازه قرار گیرد، جهت کاهش فضای اشغال شده در طراحی، می توان به جای آنها از یک مقاومت آرایه ای (array resistor) استفاده کرد. به عنوان مثال در مدارات شامل سون سگمنت (seven segment)، با توجه به اینکه داخل هر سون سگمنت 8 عدد LED داریم که باید از طریق مقاومت های هم اندازه و یکسان به منبع تغذیه متصل شوند، می توانیم از یک مقاومت آرایه ای استفاده کنیم.

این مقاومت ها هم به صورت dip و هم به صورت smd در بازار وجود دارند. در شکل زیر نمونه هایی از انواع مقاومت های آرایه ای نشان داده شده است:

عکس نمونه هایی از مقاومت آرایه

2) مقاومت های متغیر

مقاومت های متغیر مقدارشان قابل تغییر است و این تغییر بسته به نوع مقاومت به صورت دستی یا با توجه به شرایط محیطی مثل نور و گرما انجام می گیرد. همانطور که قبلا اشاره شد، مقاومت های متغیر به دو نوع مستقل و وابسته تقسیم می شوند. نماد مداری مقاومت های متغیر به صورت زیر است:

نماد مداری مقاومت های متغیر

 

1-2) مقاومت متغیر مستقل

در این مقاومت ها، مقدار مقاومت به صورت دستی تغییر می کند و وابسته به شرایط محیطی مانند نور و حرارت و شرایط مداری مانند ولتاژ نیست. پتانسیومتر ها و مولتی ترن ها از جمله مقاومت های متغیر مستقل هستند.

عکسی از مقاومت های متغیر مستقل

 
1-1-2) پتانسیومترها

پتانسیومتر (potentiometer) از یک المان مقاومتی دوار که درون محفظه ای قرار دارد، ساخته شده است. دو پایه به دو انتهای این المان متصل است که مقدار مقاومت بین این دو پایه همواره ثابت و برابر مقدار اهمی پتانسیومتر است. بین این دو پایه، یک پایه دیگر وجود دارد که به یک کنتاکت متحرک متصل است و این کنتاکت متحرک می تواند بر روی المان مقاومتی حرکت کند و سبب تغییر مقاومت بین پایه وسط و هر کدام از پایه های کناری گردد.

بیشترین کاربرد پتانسیومترها، برای کنترل ولتاژ است. به عنوان مثال در دستگاههای صوتی از پتانسیومتر برای کم و زیاد کردن صدا استفاده میشود. عیب اصلی پتانسیومترها این است که زاویه چرخش آنها کم است و یک دور دارند و این باعث می شود که دقت انتخاب مقاومت کمتر شود.

معرفی پتانسیومترها به همراه عکس

2-1-2) مولتی ترن ها

مولتی ترن (multiturn) نیز یکی از انواع مقاومت های متغیر مستقل هستند که زاویه چرخش آنها از پتانسیومترها بسیار بیشتر است و دارای چند دور برای انتخاب مقاومت هستند و همین باعث دقیق تر بودن این مقاومت نسبت به پتانسیومتر شده است.

عکس مولتی ترن

2-2) مقاومت متغیر وابسته

مقاومت های متغیر وابسته به مقاومت هایی گفته می شود که متغیر هستند اما مقدارشان به صورت دستی تغییر نمی کند بلکه تحت تاثیر عوامل محیطی و مداری مثل ولتاژ، حرارت، نور و میدان مغناطیسی تغییر می کند. وریستور، ترمیستور، LDR و MDR از جمله این مقاومت ها هستند.

1-2-2) وریستور

مقاومتهای وابسته به ولتاژ یا وریستورها (varistor)، مقاومتهایی هستند که مقدار آنها در ولتاژهای مختلف ثابت نیست و تغییر میکند. در این مقاومتها هر چه ولتاژ دو سر مقاومت بیشتر شود، مقدار مقاومت کاهش می یابد. از وریستور در مدارهای الکترونیکی برای کنترل و حفاظت از قطعات الکترونیکی در مقابل صدمات ناشی از ولتاژ گذرای بیش از اندازه، استفاده می شود.

زمانی که میخواهید از وریستور به عنوان محافظ یک قطعه استفاده کنید، باید آن را به صورت موازی با قطعه موردنظر قرار دهید. در این صورت، وقتی که اضافه ولتاژ روی قطعه می افتد، مقاومت وریستور کاهش می یابد و جریان زیادی از وریستور می گذرد و جریان از قطعه موردنظر عبور نمی کند.

همچنین از وریستورها جهت خنثی کردن حالتهای گذرای تحمیل شده بر قسمتهای حساس دستگاههای خانگی و روشنایی و تجهیزات صنعتی در هر دو حالت AC و DC استفاده میشود. وریستورها مستقیما به طور موازی با منابع تغذیه اصلی و سوئیچ های نیمه هادی جهت حفاظت ترانزیستورها، ماسفت ها و پل های تریستور قرار می گیرند.

مقاومت وابسته به ولتاژ یا وریستورها

2-2-2) ترمیستور

ترمیستور(Thermistor) یا مقاومت حساس به دما مقاومتی است که با تغییر دما مقدارش تغییر پیدا می کند. ترمیستورها دو نوع NTC و PTC دارند. در نوع NTC مقاومت با افزایش دما کاهش می یابد و در PTC مقدار مقاومت با افزایش دما، افزایش می یابد. از ترمیستورها برای کنترل دما در دستگاههای مختلف از جمله لباسشویی، ظرفشویی و پرینترهای سه بعدی و … استفاده میشود.

در گوشی های هوشمند نیز از NTC برای اعلام گزارش حرارتی باتری به گوشی استفاده میشود. از رایج ترین کاربرد ترمیستورها می توان به حفاظت ورودی منابع تغذیه و حفاظت الکتروموتورهای سه فاز اشاره کرد.

مقاومت حساس به دما مقاومتی (ترمیستور)

3-2-2) مقاومت وابسته به نور (LDR)

مقاومت وابسته به نور (Light Dependent Resistor) یا LDR یک مقاومت حساس به نور است که با توجه به میزان نوری که به آن تابانده میشود، مقدارش تغییر میکند. استفاده از مقاومت نوری در بسیاری از مدارهای الکترونیکی به دلیل قیمت پایین، ساختار ساده و ویژگیهای خوب آن مناسب است. از این مقاومت ها به طور گسترده در مدارهایی نظیر نورسنج های عکاسی، دتکتورهای دود و شعله، آلارم های دزدگیر، دستگاههای کارتخوان، کنترل روشنایی خیابانها و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود.

LDR یک مقاومت حساس به نور

4-2-2) مقاومت وابسته به میدان مغناطیسی (MDR)

مقاومت وابسته به میدان مغناطیسی (Magnetic Dependent Resistor) یا MDR یکی دیگر از انواع مقاومتهای وابسته به شرایط محیطی می باشد. مقدار این مقاومت تحت تاثیر میدان مغناطیسی تغییر می کند، به طوریکه مقدار مقاومت آن با اندازه میدان مغناطیسی رابطه مستقیم و با فاصله از آن رابطه عکس دارد. 

 

مقاومت وابسته به میدان مغناطیسی (MDR)

جمع بندی

در این یادداشت، نکات مهم و کاربردی که در عمل برای کار با مقاومت ها لازم است بدانیم مورد بررسی قرار گرفت و به سوالاتی مثل مقاومت چیست و چه کاربردی دارد؟ و انواع مختلف مقاومت چیست؟ پاسخ داده شد.

تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد انواع مقاومت ها و نحوه قرائت مقدار آنها و ... به طور کامل در دوره جامع الکترونیک بررسی کرده ایم.

در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.

منابع: Electronics Hub Circuit Basics

هادی حاجی محمدی

15 مطلب منتشر شده

هادی حاجی محمدی هستم، علاقمند به دنیای الکترونیک و سیستم‌های هوشمند. در زمینه منابع تغذیه سوئیچینگ، اینترنت اشیا و برنامه‌نویسی بردهای الکترونیکی فعالیت داشتم و در حال حاضر مقالات وبلاگ برقی شو رو می نویسم.

درباره این مطلب نظر دهید !
قالب فروش فایل

مطالب مرتبط