Typy rezystorów i ich zastosowanie w nowoczesnym przemyśle

Typy rezystorów

Rezystor bez wątpienia możemy nazwać podstawowym, biernym elementem elektronicznym. Praktycznie każde urządzenie zawierające w sobie choćby najprostsze układy elektroniczne nie mogłoby bez niego funkcjonować. Głównym zadaniem opornika jest ograniczyć prąd elektryczny w obwodzie. Zamieniany jest on na ciepło, które może być pożądane lub nie, zależnie od jego zastosowania. Podstawowym parametrem opisującym opornik jest jego rezystancja (opór) wyrażana w omach (Ω). Ważna również jest maksymalna moc, jaką może wydzielić rezystor w postaci ciepła. Wyraża się ją w watach (W).

Standardowo możemy spotkać oporniki w dwóch typach: węglowe lub metalizowane. Jak łatwo się domyślić, ich budowa ma odzwierciedlenie w nazwie, która dokładnie określa materiał, z jakiego wykonany jest dany rezystor. Warto wiedzieć, że oporniki metalizowane charakteryzują się mniejszą tolerancją (tj. maksymalnym odchyłem od nominalnej wartości) oraz większą odpornością temperaturową. Ponadto wprowadzają one do układu mniejsze szumy. Stosowane są m.in. sprzętach pomiarowych oraz wszędzie tam, gdzie urządzenie może być wystawione na różnego rodzaju niesprzyjające warunki.  

Rezystory możemy podzielić również ze względu na rodzaj montażu: THT (montaż przewlekany) oraz SMD (montaż powierzchniowy). Podobnie jak inne komponenty elektroniczne, tak i rezystory stają się coraz mniejsze. Obecnie większość producentów elektroniki użytkowej przerzuciła się całkowicie na rezystory SMD. Wykonane w technologii THT oporniki stosowane są coraz rzadziej, chociaż ich niewątpliwą zaletą jest łatwość manualnego montażu.   

Rezystory drutowe

Opornik drutowy, jak sama nazwa wskazuje, składa się z drutu rezystancyjnego nawiniętego na korpus wykonany z tworzywa sztucznego lub ceramiki. Końcówki drutu są jednocześnie końcówkami rezystora. Dla bezpieczeństwa konstrukcja tego typu umieszczana jest w odpowiedniej obudowie.

Rezystory tego typu, chociaż coraz rzadziej spotykane, charakteryzują się dużą stabilnością, odpornością na wyładowania elektrostatyczne oraz tolerancją mogącą osiągać nawet ±0,005%. Jednak ich wytrzymałość, szczególnie temperaturowa, nie jest zbyt duża. Dodatkowo, ze względu na budowę pojawić się mogą pasożytnicze parametry, takie jak pojemność oraz indukcyjność. Skutkiem tego jest zmienna impedancja pojawiająca się przy przekroczeniu około 50kHz.

Rezystory cienkowarstwowe

Rezystory cienkowarstwowe są odpowiedzią producentów na oczekiwania klientów, którzy wymagali niskiej ceny. Jednak, jak to często bywa, wraz z spadkiem ceny pojawia się spadek jakości. Rezystory tego typu wykonywane są poprzez naniesienie cienkiej warstwy rezystancyjnej na podłoże ceramiczne. Proces taki jest bardzo wrażliwy na wszelkiego rodzaju niedociągnięcia, przez co oporniki wykonane w tej technologii nie charakteryzują się najlepszymi parametrami, ale za to ich cena jest dość niska.

Rezystory grubowarstwowe

Oporniki wykonane w tej technologii są również jednymi z najtańszych dostępnych na rynku. Jednak charakteryzują się nieco lepszymi parametrami niż rezystory cienkowarstwowe. Wykonywane są poprze naniesienie pasty składającej się z materiału ceramicznego i drobinek metalu na podłoże ceramiczne w procesie sitodruku. Następnie obie warstwy są ze sobą spiekane, tworząc gotowy rezystor.

Rezystory foliowe

Oporniki tego typu znane są przede wszystkim ze swoich doskonałych parametrów. Wykonywane są w procesie fotolitografii, w czasie którego w foli ze stopu Ni/Cr (chromonikielina) z pewnymi domieszkami, umieszczonej na ceramicznym podłożu, wytrawiana jest ścieżka rezystancyjna. Proces taki pozwala stworzyć rezystor o doskonałych parametrach. 

Drabinki rezystorowe

Drabinka rezystorowa to nic innego jak kilka oporników zamkniętych w jednej obudowie. Rozwiązania tego typu, dzięki swoim rozmiarom, znacznie ułatwiają rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej. Drabinki występują zarówno w wersji SMD, jak i THT, można też znaleźć takie zamknięte w obudowie DIP znanej z układów scalonych. 

Potencjometry

Potencjometr również możemy określić jako jeden z podtypów rezystora. Posiada on trzy wyprowadzenia: miedzy dwoma wartość rezystancji jest stała, trzecie połączone jest z pokrętłem lub suwakiem, dzięki któremu możemy regulować wartością oporu. Zastosowań potencjometrów jest bardzo wiele, jednak najczęściej spotkać możemy się z dzielnikami napięcia.

Rezystory grzejne oraz rezystory mocy

Rezystory grzejne, oraz rezystory mocy mają jedno konkretne zadanie – odprowadzić ciepło. W pierwszym typie wydzielane ciepło jest jak najbardziej pożądane, takie rezystory stosowane są bardzo często jako proste grzałki. Dzięki swym małym rozmiarom sprawdzą się idealnie do podgrzewania np. blatu drukarki 3D.

Rezystory mocy charakteryzują się bardzo dużą mocą, jaką mogą wydzielić. Są to najczęściej oporniki drutowe zamknięte w odpowiedniej obudowie. Stosowane są głównie w obwodach o dużym obciążeniu.  

Ciekawe zastosowania rezystorów – poza klasycznym zastosowanie rezystorów w układach elektronicznych istnieje także kilka ciekawych opisanych poniżej.

Rezystory hamowani

Rezystory hamowania znane przede wszystkim z przemysłu transportowego stosowane są w celu odprowadzenia ciepła, podobnie jak rezystory mocy. Możemy je spotkać w tramwajach, dźwigach, windach, pociągach oraz falownikach. Ze względu na zastosowanie muszą być one bardzo wytrzymałe, a moc, jaką muszą wydzielić, sięga nieraz kilku megawatów.

Rezystory rozruchowe

W starszych konstrukcjach, takich jak dźwigi, suwnice oraz taśmociągi stosowane były tzw. rezystory rozruchowe, obecnie zastąpione już przez falowniki. Również były to rezystory mocy wykonane najczęściej z żeliwa. Mimo wyparcia przez falowniki są one nadal produkowane.   

Rezystory uziemiające

 W przemyśle energetycznym powszechnie stosowane są rezystory uziemiające. Służą one do uziemienia transformatora do punktu zerowego z jednej strony oraz do uziemienia roboczego z drugiej. Dodatkowo istnieją również rezystory wymuszające średniego oraz niskiego napięcia. Stosowane są również do uziemienia transformatora, jednak występują one w parze z dławikiem gaszącym tzw. cewką Petersena.

Rezystory obciążające

Znane między innymi z przemysłu naukowego i medycznego rezystory obciążające stosowane są głównie w celu wytworzenia sztucznego obciążenia lub wymuszenia żądanego prądu. Przykładowo: w szpitale muszą posiadać generatory zasilania awaryjnego. Tego typu urządzenia sa poddawane okresowym kontrolom, w trakcie których za pomocą odpowiednich rezystorów mocy symulowane jest obciążenie.