Как проверить резистор мультиметром?

проверка резистора мультиметром

Резистор , наряду с конденсатором, — простейший двухэлектродный электронный прибор. Главное его предназначение — оказывать активное электрическое сопротивление проходящему току в цепи, в которую он включён. Имея незамысловатую конструкцию, он, тем не менее, получил множество разновидностей, использующихся буквально в любой электроаппаратуре, а также в электроустановках и электротранспорте.

Эта статья расскажет вам, дорогой читатель, как устроен и работает резистор, как отображается на схемах, о разновидностях и материалах, из которых его изготавливают, его базовых характеристиках. В заключении будут показаны варианты маркировки приборов двух типов: выводных и поверхностного монтажа. Практическая часть осветит процесс измерения сопротивления с помощью мультиметра.

Время чтения: 13 минут

Резистор? Это очень просто!

Основы функционирования резистора

Устройство и принцип работы

Резистор (от лат. resisto — «сопротивляться») — компонент с постоянным электрическим сопротивлением. Под постоянством здесь понимается линейность вольт-амперной характеристики, то есть отсутствие зависимости от силы тока, частоты, приложенного напряжения (R=const). Но, к слову, некоторые специальные модели, напротив, нелинейны, и их эксплуатационные свойства сильно зависят от подаваемого напряжения, температуры, освещённости (подробнее об этом читайте в разделе «Разновидности»).

резистор рисунок схема
Общее устройство выводных резисторов

На рисунке представлено общее устройство выводных резисторов. Основанием служит трубка из керамики (для SMD-резисторов это будет керамическая пластина) с нанесённым резистивным, то есть обладающим электрическим сопротивлением, материалом, либо навитой проволокой из сплава с высокой резистивностью (манганина, константана, нихрома). Подробно об этом будет далее в разделе «Материалы для изготовления». По краям трубки запрессованы металлические чашки с выводами для подключения в электроцепь.

Принцип его работы до безобразия прост. При прохождении в цепи электротока он показывает сопротивляемость, превращая часть электроэнергии в тепловую. Объёмы генерируемого тепла рассчитывают по формуле:

количество тепла на резисторе

где Q — количество теплоты, выделяемой в джоулях; I — сила тока в цепи в амперах; R — сопротивление в омах; t — время прохождения тока в секундах.

Падение напряжения на резисторе, то есть разность потенциалов между его выводами, рассчитывается по формуле, являющейся следствием закона Ома:

рассчитать падение напряжения на резисторе

где U — разность потенциалов между выводами в вольтах; I — сила тока; R — сопротивление.

Как следует из формулы, при R=const падение напряжения прямо пропорционально току. То есть резистор предстаёт перед нами линейным высокоточным преобразователем «ток-напряжение» и «напряжение-ток» и встраивается в цепи измерения электропараметров.

Условное графическое изображение

условное обозначение резистора
Обозначения резисторов на схемах

На электрических принципиальных схемах резистор обозначается в виде трубки с выводами, то есть, как и в случае конденсатора, очень схож со своим исполнением. Так же как и в формулах, сопротивление обозначается литерой R. На рисунке изображены следующие основные резисторы:

  • R1 — постоянный;
  • R2 — переменный;
  • TH — термистор (терморезистор);
  • RV — варистор;
  • RP — фоторезистор.

Рядом с условным изображением обязательно размещается основная характеристика — электрическое сопротивление:

Наименование дольной /
кратной единицы
Степень Обозначение
миллиом 10-3 Приставка "м" для единицы милли- не обозначается ввиду схожести с приставкой кратной единицы мега- "М".
Сопротивление указывается десятичной дробью, к примеру "0.01".
На американских схемах первый ноль не пишется и одна сотая ома будет записана как ".01"
ом 100 Ω, Ом, Ohm или без литер, к примеру, "100"
килоом 103 КΩ, К, кОм, kOhm, к примеру, "10К"
мегаом 106 МΩ, М, Мом, MOhm, к примеру "1М"

Кроме того, на принципиальных схемах возможно также указание максимальной рассеиваемой мощности.

Далее подробнее рассказываем о различных резисторах.

Разновидности

Резисторы постоянного сопротивления

Они самые часто встречающиеся. Производятся в форм-факторе выводных, а также безвыводных SMD-компонентов, встречаются в составе чипов.

резисторы постоянного сопротивления
Постоянные резисторы

Резисторы переменного сопротивления (подстроечные)

Как ясно из названия, их сопротивление изменяют механическим способом, поэтому их применяют в роли разного рода регуляторов. Имеют как углеродистый резистивный слой, так и проволочную конфигурацию.

переменный резистор
Подстроечный резистор

Варистор

Это полупроводник, параметры которого нелинейно зависят от напряжения: у варистора сопротивление скачкообразно падает до незначительных величин при достижении определенного порога. Его ставят в цепи защиты от перенапряжения.

Термистор (терморезистор)

Это тоже полупроводник, но с нелинейной зависимостью от температуры окружающей среды. Термисторы бывают с отрицательной (NTC-термисторы) и с положительной характеристикой (PTC-термисторы). У NTC-термисторов сопротивление падает с увеличением температуры, а у PTC-термисторов, напротив, поднимается. Применяются в качестве термодатчиков в различной аппаратуре.

Тензорезистор

Сопротивление этих устройств пропорционально степени деформации корпуса, выполняемого, как правило, из гибкого эластичного материала. Применяется в качестве тензодатчика измерителей различных механических величин (давление, ускорение, момент силы).

Фоторезистор

Он представляет собой полупроводник, изменяющий своё сопротивление при воздействии на него света. Увеличение интенсивности светового потока, воздействующего на фоторезистор, приводит к его снижению. Применяется в виде разнообразных датчиков.

как выглядит фоторезистор
Фоторезисторы

Бареттер

Это специализированный прибор с нелинейной вольт-амперной характеристикой, имеющий рабочий участок напряжения, в котором ток, протекающий через бареттер, относительно стабилен. Фактически это нить из тугоплавкого металла (химически чистое железо, вольфрам, платина) помещенная в стеклянный баллон, из которого откачан воздух и/или заполненный инертным газом, к примеру, водородом. Внешне очень напоминает привычную лампу накаливания, которая в свою очередь — примитивный бареттер: сопротивление лампочки значительно возрастает при росте тока, проходящего через неё. То есть она выступает ограничителем тока.

Бареттер в настоящее время почти полностью вышел из употребления и заменён более совершенными и быстродействующими полупроводниковыми стабилизаторами напряжения, например стабилитронами (сведения о них есть в статье «Что такое полупроводник?».), но до недавнего времени использовались во многих видах аппаратуры в качестве стабилизатора и токоограничителя, к примеру, в защитных схемах цепей накала электровакуумных ламп, кинескопов телевизоров, осциллографических трубок и тому подобной технике. Ещё он до сих пор применяется в некоторых дорогостоящих усилителях звуковых частот класса hi-end.

Материалы для изготовления

Углеродистые резисторы

Они появились одними из первых. Резистив образован нанесенным на керамический цилиндр или пластину порошком углерода (графита) со связующим материалом и металлическими добавками. Шириной, толщиной и составом слоя добиваются нужного сопротивления с типовым допуском в пределах ±10%.

Металлоплёночные резисторы

Более прогрессивная модификация, где в резистивом выступает сплав металлов, напылённый на диэлектрическую подложку. Его физико-химический состав и задаёт сопротивление. Технология их производства позволяет делать допуски ±1% и точнее. Мощность рассеивания у них, а также у углеродистых, не превышает 2–3 ватт. Сопротивление — от единиц ом до десятков гигаом.

Полупроводниковые резисторы

Почти все модели, имеющие нелинейную вольт-амперную характеристику, изготавливаются из полупроводниковых материалов (см. «Что такое полупроводник?»). К ним относятся термисторы, варисторы, фоторезисторы, терморезисторы и другие. Резисторы постоянного сопротивления, расположенные внутри интегральных микросхем, также выполняют из ПП-материалов.

Проволочные резисторы

Конструктивно они наиболее просты. Резистивом в них служит проволока из высокорезистивного материала. Ввиду относительной массивности основы они обладают максимальной рассеиваемой мощностью от нескольких ватт у моделей, применяемых в радиоаппаратуре, до десятков киловатт у элементов, используемых в силовой электротехнике. Их номиналы, как правило, не превышают единиц килоом, а преимущественно составляют от долей до нескольких десятков ом.

Основные электрические параметры

В разделе будут описаны основные параметры этих радиокомпонентов.

Номинальное электрическое сопротивление

Данный параметр для резисторов основной, и он определяет степень препятствования прохождению через них электротока, численно равный отношению разности потенциалов на контактах и току в электроцепи. Измеряется в омах (в честь немецкого физика Георга Симона Ома) и указывается литерой R. Рассчитывается по известной всем из школьного курса физики формуле:

сопротивление резистора формула

где R — сопротивление; U — разность потенциалов; I — сила тока.

При последовательном соединении резисторов их сопротивление складывается:

формула сопротивления последовательного соединения резисторов
последовательное соединение резисторов сопротивление
Последовательное соединение резисторов

А при параллельном вычисляется по формуле:

формула расчета сопротивления параллельных резисторов
параллельное соединение резисторов формула
Параллельное соединение резисторов

Допуск (отклонение) номинального электрического сопротивления

Он отражает, насколько допустимо несоответствие реального сопротивления информации, написанной на корпусе. При изготовлении добиться строгой точности того или иного параметра чрезвычайно трудно. Это касается и номинальных значений. Да и в большинстве случаев прецизионность и не требуется. По этой причине наибольшее применение находят модели со средним допуском (от ±10% до ±5%). Они наиболее дешевы. Приборы с более строгим допуском (±1% и меньше) стоят дороже и применяются лишь в тех цепях, где их присутствие оправдано.

Максимальная рассеиваемая мощность

Так как резистор преобразует электроэнергию в тепловую, то нетрудно догадаться, что для конкретного прибора существует предел электрической мощности, которую он способен преобразовать в тепло без последствий для себя. Её формула выглядит так:

мощность рассеивания резистора формула

где P — мощность; U — разность потенциалов; I — сила тока.

Этот показатель является конструктивным параметром резистора, отражающим, сколько энергии он способен превратить в тепло без риска теплового разрушения. Указанный параметр для элементов, применяемых в радиоэлектронной аппаратуре, начинается от 0,01 и заканчивается десятками ватт. Он зависит от типоразмера (чем габаритнее компонент, тем больше площадь излучения, и тем большую мощность он в состоянии рассеять) и от резистивного материала: наибольшие параметры наблюдаются у проволочных резисторов.

Её неверный подбор при конструировании аппаратуры нередко ведёт чрезмерному нагреву элемента, вплоть до воспламенения, а так же нагреванию им близкорасположенных компонентов, что для некоторых из них (к примеру, электролитических конденсаторов) чрезвычайно опасно и в ряде ситуаций провоцирует взрыв.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

ТКС — характеристика резистора, показывающая, насколько меняется его сопротивляемость при изменении внешней температуры. Резистив, как и все материалы в мире, демонстрирует некоторую взаимосвязь своей резистивности от температуры. То есть даже типовой постоянный резистор может быть отнесён к группе терморезисторов. Но значение ТКС крайне мало даже для самых распространённых радиокомпонентов. Высокие требования к ТКС предъявляются только при использовании в узкоспециализированной, высокоточной измерительной или аппаратуре, работающей в жестких температурных условиях (авиация, космонавтика и другие).

Маркировка

Цветовая маркировка выводных резисторов

В соответствии с ГОСТ и требованиями IEC (Международной Электротехнической Комиссии) цветовая маркировка наносится в виде четырёх, пяти или шести цветовых колец. Для определения её начальной точки маркировочные кольца должны быть сдвинуты к одному из выводов, либо у первого знака оно должно быть в два раза шире других. Но, к сожалению, это не всегда соблюдается, особенно у китайских производителей недорогих комплектующих для электроники.

маркировка резисторов по цвету
Цветовая маркировка резисторов

Символьная маркировка резисторов поверхностного монтажа (SMD)

расшифровка маркировки резисторов
Символьная маркировка резисторов

К примеру: 2R2 = 2,2 Ом, 100 = 10 Ом, 102 = 1 кОм, 1202 = 12 кОм.

Примечание 1: если в маркировке есть символ разделителя дробной части R, то цифры после него обозначают знаки после запятой, а множитель отсутствует, например 2R55 = 2,55 Ом.

Примечание 2: маркировка 0, 000 или 0000 соответствует нулевому сопротивлению — так маркируются перемычки.

Измерение сопротивления резистора

В этом разделе мы на практике расшифруем цветовую маркировку резистора, измерим реальное сопротивление при помощи мультиметра и перепроверим его показания тестером радиокомпонентов.

В качестве измеряемого образца возьмём самый обыкновенный углеродистый элемент с цветовой маркировкой колец «красное-красное-коричневое-золотое», для удобства смонтированный на макетной плате Breadboard MB-102:

как проверить резистор
Углеродистый резистор

Цветовое обозначение колец расшифровывается так:

  • 1-е (красное) — первая цифра 2;
  • 2-е (красное) — аналогично, тоже 2;
  • 3-е (коричневое) — множитель равен 101;
  • 4-е (золотистое) — допуск ±5%.

Таким образом получаем 220 Ом с допуском ±5%, то есть ± 11 Ом. Следовательно, значение должно находиться в диапазоне от 209 до 231 Ом. Проверим, так ли это, с помощью мультиметра.

Для измерений воспользуемся удобным, функциональным, недорогим, но очень точным мультиметром «ANENG M20»:

мультиметр цифровой aneng
ANENG M20

Включаем на приборе измерение сопротивления и замыкаем накоротко щупы, чтобы определить их погрешность:

какая погрешность у мультиметра
Погрешность щупов

У щупов сопротивление равно 0,3 Ом. Его необходимо будет вычесть из получаемых последующих данных для исключения погрешности.

замер сопротивления резистора
Замер резистора

Замеры резистора показали 217,8 Ом. Отнимаем 0,3 Ом, которые дают щупы, и определяем реальное значение в районе 217,5 Ом. Итоговые показатели более чем укладываются в допуск ±5%.

Для проверки проведем повторные исследования с помощью обычного карманного неавтоматического мультиметра DT830D, переключив его в режим измерения сопротивления до 2000 Ом:

проверка сопротивления мультиметром
Мультиметр DT830D

У щупов оно равняется 1 Ом.

измерение сопротивлений резисторов
Измерение сопротивления резистора мультиметром

Сняв показания прибора и убрав погрешность от щупов, определяем значение равным 217 Ом. Это показание очень близко к результатам, которые дал мультиметр ANENG M20.

Так же для контроля замерим сопротивление с помощью многофункционального прибора-измерителя параметров радиокомпонентов LCR-T4:

тестер для проверки радиокомпонентов lcr t4
Тестер LCR-T4

Прибор подтвердил показания мультиметра ANENG M20, показав 217,5 Ом.

Не приходится сомневаться, что такой несложный прибор как резистор, который лишён истории изобретения и, в общем-то, естественным образом начал участвовать в различных первых электротехнических опытах учёных прошлого, и в настоящее время играет неоценимую роль в современной электронике и приборостроении.

Резисторы есть в каждом устройстве. И будут встречаться и далее, так как альтернативы им нет, и, наряду с конденсаторами они стали столпами электроники — фундаментальными электронными компонентами. В настоящее время они достигли высокой степени миниатюризации и высокой точности своих номинальных характеристик, но, уверен, это далеко не предел.


Количество показов: 8624
19.09.2023
Понравилась статья? Поделитесь ей в ваших социальных сетях:

Возврат к списку