بالنسبة للعديد من المهندسين، فإن اختيار المقاومة المناسبة لأعمالهم هو ببساطة مسألة حساب القيمة الصحيحة والتسامح، ثم البحث عن الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة، لماذا إذن توجد أنواع مختلفة من المقاومات؟
تهدف هذه المقالة إلى تقديم نظرة ثاقبة لعالم المقاومات ومعلماتها الرئيسية. سنبدأ بالأساسيات، ونغطي ما تفعله المقاومات ورمز لون المقاومة، قبل إلقاء نظرة عامة سريعة على أنواع المقاومات الرئيسية، وإبراز خصائصها.
ما هي المقاومة؟
المقاومة هو مكون كهربائي يقيد تدفق التيار الكهربائي في الدائرة. والتشابه الذي يستخدم في كثير من الأحيان لشرح عملها هو اعتبار التيار مثل تدفق المياه في خرطوم. يمكن اعتبار المقاوم على أنه انقباض في الأنبوب يحد من تدفق الماء.
سيكون معظم الناس على دراية بقانون أوم: V = IR. حيث أن V هي فرق الجهد عبر المقاومة، I هو التيار الكهربائي المتدفق في المقاومة، و R هي المقاومة الكهربائية.
هذه هي المعادلة التي تربط التيار والجهد والمقاومة وهي أساس العمل مع المقاومات. على المستوى المجهري، تصنع المقاومات من مجموعة متنوعة من المواد التي هي موصلات، ولكنها ليست مثالية، لذا فإن قدرة الإلكترونات على التدفق تعوقها البنية الذرية للمواد المختارة.
من خلال تغيير خصائص الموصل مثل موصلية المادة، ومساحة السطح وأطوال المادة المستخدمة، من الممكن التحكم في المقاومة للدقة المطلوبة. تُقاس المقاومة بالأوم ورمز الوحدة هو Ω.
إقرأ أيضاً… ما هو الفرق بين التيار الكهربائي المستمر AC والمتناوب DC؟
أنواع المقاومات الكهربائية.
هناك العديد من أنواع المقاومات المختلفة ويمكن صنعها من مواد مختلفة، ولكل منها مزاياها وعيوبها الفريدة. قبل النظر إلى المواد، يجدر النظر في الأنواع المتنوعة المتاحة.
1. مقاومات القيمة الثابتة.
هذه هي النوع السائد من تكوين المقاومة، وكما يوحي الاسم، لها قيمة مقاومة ثابتة. من الممكن شراء المقاومة بأي قيمة أومية تحتاجها، ولكن في الغالبية العظمى من الحالات، من الممكن “تعديل” الدائرة لتغيير القيمة المطلوبة.
لهذا السبب، ستزود جميع الشركات المصنعة عائلات المقاومات، بعدد معين من المقاومات لكل عقد من القيمة. لذلك، على سبيل المثال، الأسرة المشتركة هي عائلة E24. هذا يحتوي على 24 قيمة بين 100Ω و 1000Ω أو بين 10KΩ و 100KΩ.
يتم اختيار القيم الموجودة في النطاق بحيث عندما تأخذ التفاوتات لكل قيمة في الاعتبار، يكون لديك تغطية على معظم القيم الممكنة. يعتمد عدد القيم في العائلة على الدقة والتسامح المطلوبين، لذا فإن عائلة E192 لديها قيم أكثر بكثير للاختيار من بينها، مع انخفاض التفاوتات إلى 0.1٪. هذا بالطبع، يمكن أن يزيد من تكلفة المقاومات.
2. المقاومات المتغيرة.
المقاومات المتغيرة (المعروفة أيضًا باسم مقاييس الجهد) هي مقاومات يمكن تغيير قيمتها إما عن طريق تدوير العمود أو في البراغي المحددة مسبقًا بواسطة مفك البراغي.
المقاومة المتغير هو جهاز ثلاثي الأطراف. يُعرف الدبوس المركزي بالسهم بالممسحة وهو المكان الذي تتوفر فيه المقاومة المتغيرة. تأتي الأجهزة في شكل جهة اتصال متحركة تعمل على طول مسار مقاوم، أو في حالة الأجهزة متعددة الدورات المستخدمة كعناصر تحكم في اللوحة، سلك ملفوف بإحكام.
على الرغم من أنها مفيدة لضبط قيم المقاومة في الدائرة، إلا أن “البراغي” يمكن أن تكون عرضة للحركة بسبب الاهتزاز، وبالتالي يمكن أن تكون مشكلة إذا تم تحديدها بشكل خاطئ.
3. شبكات المقاومة.
غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومات متعددة من نفس القيمة، في تطبيقات سحب ناقل البيانات، على سبيل المثال. بالنسبة لهذه التطبيقات، من الممكن شراء حزم المقاوم إما كحزم مضمنة واحدة (SIL) أو حزم مضمنة مزدوجة (DIL).
يمكن أن تأتي كمقاومات متعددة غير متصلة، أو مع دبوس واحد من كل مقاوم متصل بجهة اتصال واحدة على العبوة. على الرغم من أن هذا الحل يمكن أن يكون أكثر تكلفة على أساس كل مقاوم، إلا أن تكاليف التركيب أقل بالطبع لأن إدخال واحد فقط مطلوب وبالتالي يكون التوازن ممكنًا. أدى هذا الاعتبار إلى توفر مقاومات مزدوجة في حزمة واحدة لتطبيقات المقسم المحتملة.
إقرأ أيضاً… ما هي المقاومة الكربونية؟
ماذا تفعل المقاومات في الدائرة الكهربائية؟
للمقاومات استخدامات عديدة في الدوائر. فيما يلي بعض الوظائف الأكثر شيوعًا؛ تتطلب معظم التطبيقات مقاومات متعددة في تكوينات تسلسلية أو متوازية. تتضمن بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للمقاومات ما يلي:
- فواصل الجهد. سيعطي اثنان أو أكثر من المقاومات المتسلسلة جهدًا عند نقطة تقاطعها متناسبًا مع نسبة قيمها. تستخدم هذه الوظيفة على نطاق واسع في الدوائر لتوليد الفولتية المتوسطة.
- مقاومات التحيز. تحتاج الترانزستورات والعديد من الأجهزة الأخرى إلى الحصول على خصائص تشغيل التيار المتردد والتيار المستمر وقيم الكسب المعدة للتشغيل الصحيح. يتم ذلك بمقاومات متعددة وغالبًا ما يسمى التحيز
- تحديد التيار. يمكن استخدام المقاومات للحد من كمية التيار التي تتدفق في عنصر الدائرة. هذه وظيفة أمان مفيدة في العديد من الدوائر على سبيل المثال. الحد من التيار الذي يمكن أن يتدفق إلى دايود LED لإدارة سطوعه.
- مقاومة مطابقة. لتعظيم نقل الطاقة عند الترددات العالية، يجب أن تكون معاوقة طرفي الإرسال والاستقبال للدائرة متماثلة. يمكن للمقاومات أداء جزء على الأقل من هذا المطلب.
- قياس التيار. تحتاج العديد من الدوائر إلى معرفة مقدار التيار المتدفق، ومع ذلك، فمن الأسهل بكثير قياس الجهد، لذا فإن إدخال المقاوم في الدائرة “لتطوير” جهد – تذكر قانون أوم – هو أسلوب شائع لقياس التيار.
كيفية معرفة قيمة المقاومة.
معظم المقاومات لها قيمة ملحوظة عليها. بالنسبة للمقاومات المثبتة على السطح، يمكن أن يكون هذا أحد الخيارات المتعددة. يمكن أن تكون رمزًا مكونًا من 3 أو 4 أرقام يمثل القيمة باستخدام نظام القيمة والمضاعف.
على سبيل المثال، 102 يمثل 10² أو 1kΩ، والنوع المكون من 4 أرقام يمكن أن يكون 1002 وهو 100 × 10² أو 10KΩ. للقيم المنخفضة، قد ترى شيئًا مثل 4R7 وهو 4.7Ω. يتم استخدام R كنقطة عشرية في هذه الحالة.
نظرًا للحجم الدقيق لمقاومات السطح، فقد يكون من الصعب للغاية رؤيتها، خاصة الآن بعد توفر مقاومات SMD بتفاوتات أكثر إحكامًا وبقيم أكثر. لهذا السبب، يتم استخدام نظام EIA96. يتضمن هذا جدول بحث حيث يتم استخدام قيمة مكونة من ثلاثة أرقام للإشارة إلى قيمة ومضاعف، وبالتالي تحديد القيمة بأقل عدد من الأرقام.
الرمز اللوني لمقاومة.
النظام أبسط قليلاً بالنسبة للمقاومات التي عليها علامات ملونة. كان رمز اللون ساريًا منذ سنوات عديدة ولا يزال ساريًا. يوضح هذا الرسم البياني النظام قيد الاستخدام. يحتوي كل مقاوم على ثلاثة أو أربعة نطاقات تحدد القيمة، بالإضافة إلى نطاق التسامح.
بالنسبة لمقاومة رباعية النطاقات، فإن النطاقين الأولين عبارة عن قيم عددية والنطاق الثالث عبارة عن مُضاعِف. على سبيل المثال، إذا كان لدينا حالة حيث كان أول شريطين باللون الأحمر، وكان النطاق الثالث برتقاليًا، فإن قيمة المقاوم ستكون 22KΩ.
إذا كان النطاق الرابع أحمر أيضًا، فسيكون تحمل المقاوم 2٪. إذا أخذنا حالة المقاوم من 5 نطاقات مع الألوان الثلاثة الأولى باللون الأحمر، والرابع باللون البني، فسنحصل على قيمة 2.22KΩ.