Otpornici

Otpornici

        Otpornik je jedna od osnovnih komponenti u elektronici. Spada u kategoriju pasivnih komponenti i u šematskim prikazima se označava slovom R. Sastoji se od dva provodnika povezana otpornim materijalom, obično nanešenim na keramičko kućište valjkastog izgleda. Otpor se izražava u omima, prikazanim grčkim slovom omega (Ω). Otpornik takođe ima i snagu, koja se izražava u vatima (W).

                           

 Šematski prikaz otpornika

   Čemu služi: Uopšteno, otpornik služi za ograničavanje protoka struje u kolu, kao i da nametne smanjenje napona.  Na primer, otpornik može služiti za smanjenje brzine punjenja kondenzatora, kontrolu i sigurnost za struju baze kod bipolarnih tranzistora, zaštita LE dioda i drugih poluprovodnika od prekomernih struja, deljenje napona i slično.

     Kako radi: Prilikom prolaska kroz otpornik električna struja nailazi na otpor u vidu sloja provodljivog materijala pomešanog sa procentom izolatora, za razliku od provodnika (npr. metala) kroz koji struja protiče bez problema. U tom procesu, struja mora da se „potrudi“ da prođe kroz otpornik i stvara se toplota. Što se više struja „trudi“ da prođe, više energije je utrošeno. U većini moderne elektronske opreme tu se radi o delićima vata.

     Neke formule jednostavno ne možete da ne pomenete, jer su zaista bitne i često ćete ih koristiti. Jedna od njih je Omov zakon. Njegova formula glasi U=I*R  (R je otpor u omima, I je jačina električne struje koja teče kroz otpornik u amperima, a U je pad napona na otporniku u voltima – tj. razlika napona između dva kraja otpornika). Varijacije formule su I=U/R i R=U/I.

   Znači, otpornik od 1Ω će dozvoliti struju od 1A kada je razlika potencijala na njegovim krajevima 1V.

 Ako je P snaga otpornika u vatima (W), u kolu jednosmerne struje formula glasi P=U*I (snaga=napon*struja). Raznim kombinovanjem dolazimo i do drugih formula, zajedno sa ovima prikazanih na sledećoj slici (i to je sve što ću reći o fizici za sada):

    Tipovi otpornika: Otpornika ima mnogo tipova. Slika dole odlično prikazuje podelu otpornika po raznim kategorijama. Nama je važno da znamo da ćete od linearnih fiksnih otpornika najčešće nailaziti na ugljenoslojne, metaloslojne i žičane otpornike prilikom raznih servisa..

     Označavanje otpornika: Otpornici se najčešće označavaju bojama, a veći otpornici imaju slovima i brojevima označenu vrednost otpora i snage.

       Tipični otpornik ima četiri ili pet prstenova u gore navedenim bojama.

     Kod otpornika sa četiri prstena prvi i drugi prsten predstavljaju brojeve, treći prsten je množilac, a četvrti tolerancija. Ovakav tip otpornika najčešće ima toleranciju od 5%. Na gore navedenom primeru prva cifra je 1, druga 0, a množilac je 2 (dodajemo dve nule na prve dve cifre), što nam daje vrednost od 1000Ω ili 1kΩ. Prsten tolerancije je uvek malo odmaknut od prva tri prstena i u ovom primeru je 5%.

    Kod otpornika sa pet prstenova prvi, drugi i treći prsten predstavljaju brojeve, četvrti prsten je množilac, a peti tolerancija. Ovakav tip otpornika najčešće ima toleranciju od 1%. Na gore navedenom primeru prva cifra je 1, druga 0, treća 5, a množilac je 1 (dodajemo jednu nulu na prve tri cifre), što nam daje vrednost od 1050Ω ili 1,05kΩ. Prsten tolerancije je uvek malo odmaknut od prva četiri prstena i u ovom primeru je 1%.

     Što se tiče boje tela otpornika, u najvećem broju slučajeva bež telo predstavlja ugljenoslojni otpornik, a plavo telo metaloslojni.

   Kod SMD otpornika uobičajeno je da se označavaju alfanumerički ili samo numerički. U tom slučaju možemo imati tri ili četiri cifre u oznaci, gde je poslednja cifra množilac. Dakle, ako na SMD otporniku imate oznaku „100“, to ne predstavlja 100Ω nego 10Ω (1,0,bez nula na kraju). Tako bi 100Ω bilo predstavljeno cifrom 101. Ovo može biti malo zbunjujuće za početnike, ali je u stvari vrlo logično. Otpornici manji od 10Ω obično imaju slovo „R“ umesto decimalne tačke, pa bi tako otpornik od 4,7Ω bio označen kao 4R7, a otpornik od 0,47Ω bio bi R47. Ako SMD otpornik ima oznaku „0“, on se ponaša kao običan kratkospojnik.

   Kada zapisujete vrednosti otpornika na papir, nije loše izbaciti upotrebu decimalne tačke jer se teže uočava, posebno kada se vrednosti fotokopiraju. Zato umesto npr.  4,7KΩ pišite 4K7.

   Problemi: Otpornici su najrobusniji od svih elektronskih komponenti, dugo traju i pouzdani su. Međutim, kao i sve komponente, postoje stvari na koje se mora paziti.

     Temperatura – Navedena snaga otpornika ne znači da otpornik može bezbedno da se optereti u toj meri. Generalno, bezbedna vrednost je 75% od ukupne navedene snage. Ako je opterećenje veliko i konstantno, dolazi do pregrevanja pa i do izgorevanja otpornika. Ovo se češće dešava sa velikim otpornicima koji imaju veću snagu, jer se oni postavljaju na mesta gde teče jača struja i grejanje je očekivano. Povećana temperatura može da utiče na promenu vrednosti otpora, mada neki otpornici mogu pouzdano da rade i na temperaturama do 250°C. Prilikom servisa obavezno voditi računa da se neispravni otpornici menjaju otpornicima za nivo veće snage ukoliko nemamo odgovarajući. Neki otpornici su predviđeni za montažu na hladnjak. Otpornik se ne može uništiti dužim lemljenjem.

      Šum – Elektronski šum otpornika u kolu zavisi od sastava otpornika, ali će biti proporcionalan naponu i jačini struje. Niskošumna kola (npr. ulaz u pojačivače sa visokim stepenom pojačanja) treba da koriste otpornike male snage na što manjim naponima, gde god je to moguće.

    Indukcija – Namotaj žice na žičanom otporniku stvara indukciju na niskim frekvencijama. Ovo se naziva parazitska indukcija. Ovaj tip otpornika takođe će imati rezonantnu frekvenciju, zato ih treba izbegavati na frekvencijama većim od 50kHz.

  Netačne vrednosti – Usled veće tolerancije, u određenim slučajevima možemo imati problem sa vrednostima otpora. Na primer, za jednostavan delitelj napona potrebna su nam dva identična otpornika (ako napon delimo na pola). Zamislite da koristimo otpornike sa tolerancijom 10%, vrednosti 4,7kΩ. Ako jedan otpornik ima vrednost u donjim granicama tolerancije, a drugi u gornjim, jasno je da će razlika između njih biti oko 900Ω i da napon sigurno neće biti podeljen tačno na pola. Takođe, u današnje vreme možemo naći otpornike raznih kvaliteta, pa bi svakom od njih pre ugradnje trebalo ommetrom proveriti vrednost.

   Pogrešne vrednosti  – Prilikom sortiranja otpornika može doći do mešanja, posebno ako su kutijice sa njima jedna do druge (a obično jesu). Zato bi valjalo za svaki slučaj proveriti boje otpornika i njegovu vrednost pre ugradnje.

   Testiranje otpornika: Otpornik možemo testirati digitalnim ili analognim multimetrom. U oba slučaja moramo znati da pročitamo njegovu vrednost, kako bi mogli da je uporedimo sa izmerenom vrednošću. Ovde uzimamo u obzir toleranciju. Na multimetru potrebno je postaviti odgovarajući opseg merenja (ako nije automatski), postaviti pipalice u odgovrarajuće buksne za merenje otpora i pipnuti jedan kraj otpornika crvenom, a drugi crnom pipalicom. Kod analognog multimetra bitno je pre merenja otpora kratko spojiti pipalice i odgovarajućim potenciometrom nulirati skalu.

      Jednu stranu otpornika treba odlemiti iz kola kako bi merenje bilo što tačnije. Ovo nije neophodno ukoliko otpornik nema paralelno vezane druge otpornike ili komponente koji mu mogu uticati na vrednost. Ukoliko otpornik ne pokazuje odgovarajuću vrednost, neispravan je. U najvećem broju slučajeva otpornik je u prekidu, ali takođe može da izgubi svoju vrednost usled pregrevanja, kao i da bude u kratkom spoju.