Otpornici

Otpornici su najpouzdanije elektroničke komponente. U elektronskim sklopovima stvaraju otpor protoku struje  tako da apsorbiraju dio električne energije koja je narinuta na sam otpornik i disipiraju tu energiju kao toplinu. Na taj način ograničavaju jačinu struje kroz taj sklop.

                        

Jedinica za otpor je Ohm (simbol je grčko slovo omega Ω). Otpornik od 1000 Ω označava se u shemama kao 1 KΩ, a 100 KΩ kao 1MΩ. Drugi nazivni podatak je snaga otpornika koju on može disipirati bez pregaranja. 

Nazivna snaga (W)	promjer (mm)	dužina (mm)
1/8	2	3
1/4	2	6
1	3.5	12
2	5	15

Tipična snaga u većini aplikacija je je 1/8W, ¼W, 1/2W. Otpornik snage 1/8W najčešće se nalazi u signalnim sklopovima. Sklopovi s većom snagom zahtijevaju otpornike snage 1,2,5 ili 10W ili čak i veće.

Opće pravilo je da se izabere otpornik čija je nazivna snaga najmanje dvostruka od one snage  koja se očekuje da će se trošiti na otporniku. Na taj način, otpornik će vrlo brzo disipirati toplinu koju proizvede i moći će raditi na normalnoj temperaturi.

                  

Konstrukcija otpornika

Tradicionalna konstrukcija običnog otpornika male snage je ugljeni otpornik cilindričnog oblika. Ugljeni cilindar je izliven na par žičanih izvoda koji se nalaze na oba kraja cilindra. Dužina i dijametar cilindra se kontrolira kako bi se odredila vrijednost otpora. Što je cilindar duži vrijednost je veća, što je veći dijametar manji je otpor, što je veći cilindar veća je snaga koji otpornik može disipirati.

Novija, preciznija metoda je ta da se prevuče cilindrična jezgra s slojem materijala koji stvara otpor struji. Na krajevima se nalazi prsten ili kapa sa vodljivim materijalom. Umjesto različitih debljina ili dužine otpornika, proizvođač izreže spiralnu brazdu oko tijela otpornika. Mijenjanjem kuta spiralnog reza, proizvođač može vrlo točno podesiti dužinu i širinu spiralnog trake, pa tako i otpor. Otpornici se potom prevlače s fenolnim ili keramičkim materijalom i potom se otisne vrijednost dovršenog otpornika.

Opornici velikih snaga se proizvode od žice za otpornike (NiCr ili slični materijali) koja može izdržati velike struje i visoke temperature. Otporna žica je namotana oko keramičke jezgre i spojena na vanjske izvode. Oni mogu stalno raditi na većim temperaturama. Ovi otpornici ne spadaju u pravilo izbora dvostruko veće snage. To nije praktično kod otpornika 0d 20 ili 50W. Ti otpornici mogu izdržati visoke temperature u normalnim uvjetima, potrebno im je dati dovoljno fizičke udaljenosti od drugih komponenti tako da mogu bezopasno rasipati toplinu.

Osigurači

Rastalni osigurači i rastalni uređaji su bitni za zaštitu od pregrijavanja, uništenja, vatre i naponskih udara.

Najuobičajeniji tip rastalnog osigurača je 20x5 mm stakleni tip, koji se pojavljuje u 5 vrsta, TT, T.M.F. i FF poredanih po redu brzina djelovanja. Stakleni topljivi osigurači su dostupni u strujnim veličinama od 32 mA prema gore, nazivna struja  je ona koju osigurač može stalno podnositi bez oštećenja.  

Osigurač s oznakom T omogućuje protok struje koji je 10 puta veći od nazivne struje u kratkom vremenu od 20 ms i koristi se u uređajima kod kojih se se kod uključivanja pojavljuje velika udarna struja kao što su snažna pojačala s toroidnim transformatorom. Ovaj tip osigurača se može prepoznati po rastalnoj žici koja je spiralno namotana ili je u obliku opruge.

Da bi se rastalio osigurač, mora proći mnogo veća struja u vremenu koje ovisi o vremenu topljenja. Ova minimalna struja topljenja je tipično 50-100% viša nego nazivna struja.

Uobičajeno je da osigurač radi na 75%  svoje nazivne vrijednosti.  Na primjer ako struja koja protječe kroz osigurač iznosi 750 mA tada nazivna struja osigurača treba biti 1A. Kod visokih temepertura prostora u kojem se nalazi osigurač treba biti i veća nazivna struja osigurača. Na primjer kod struje od 1,5A i temperature prostora od 70°C, spori osigurač treba imati nazivnu vrijednost od 1.5/(0.75 x 0.80) = 2.5A.

Svi osigurači imaju unutarnji otpor i zbog toga dolazi do pada napona dok rade; brzi osigurači imaju viši otpor nego tipovi sa zadrškom, i pad napona od 1V na HBC osiguraču kojim prolazi struja od 500mA je normalan. Spori osigurači se koriste tamo gdje se očekuju da uklopna ili prolazna struja značajno pređu normalno postojano stanje struje.

ICP (Zaštitnik integriranog kruga) osigurači se obično koriste u potrošačkoj opremi. Oni su u plastičnom obliku u oblicima koji su prikazani na slici. Brzo djeluju (200ms kod 300% struje) i nisu polarizirani, sa niskim padom napona i niskim (50-150V) nazivnim naponom.  Brojčana oznaka koja slijedi nakon slova mora se pomnožiti sa 40 da bi se dobila nazivna struja u miliamperima: tako je ICP-N15 600mA, a ICP-F10 je tip od 400 mA.

stakleni  1AG (AGA)
2AG (225) stakleni Tip FF:  manje od 0.001 sec. Tip F:    od 0.001 - 0.01 sec. Tip T:    od 0.01 - 0.1 sec. Tip TT:  od 0.1 - 1.00 sec.
3AB (keramički) Keramički osigurači se koriste kad je u pitanju mogućnost loma kao u slučaju medicinske opreme. prihvatljivo je zamijeniti stakleni osigurač s keramičkim, ali  ne i suprotno.
3AG (AGC) stakleni
HBC
Automobilski i Mini-Auto (blade)
ICP
Termo osigurač
Minijaturni Wickman TR5
Picofuse (microfuse) veličine otpornika od    ¼ W

Keramički osigurači:

Keramički osigurači koriste keramičko kućište i metalne kontakte. Oni su otporniji na visoke temperature i koriste se u uređajima koji generiraju toplinu, poput peći ili mikrovalnih pećnica.

ICP osigurač

 

ICP (Zaštitnik integriranog kruga) osigurači se obično koriste u potrošačkoj opremi. IC Protector igra ključnu ulogu u očuvanju integriteta električnih krugova osiguravajući da se prekoračenje struje brzo detektira i isključi. Ove karakteristike čine ICP pouzdanim sredstvom zaštite od kvarova koji mogu oštetiti ili uništiti osjetljive poluvodiče. Oni su u plastičnom obliku u oblicima koji su prikazani na slici. Brzo djeluju (200ms kod 300% struje) i nisu polarizirani, sa niskim padom napona i niskim (50-150V) nazivnim naponom. Brojčana oznaka koja slijedi nakon slova mora se pomnožiti sa 40 da bi se dobila nazivna struja u miliamperima: tako je ICP-N15 600mA, a ICP-F10 je tip od 400 mA.

Automobilski i Mini-Auto (blade) osigurači oznake vrijednosti po bojama

Automobilski osigurači su klasa osigurača koji se koriste za zaštitu žica i električne opreme u vozilima. Općenito su onamjenjeni za strujne krugove ne više od 32 volti istosmjerne struje, ali neki tipovi imaju namjenu za električne sustave od 42 volti. Dolaze u 6 različitih veličina.

Termički osigurači:

Termički osigurači reagiraju na povećanje temperature. Kad temperatura premaši određeni prag, osigurač se prekida i prekida strujni krug.



Toplotni osigurači, također nazivani termičkim prekidima, sigurnosni su uređaji koji se koriste u električnim krugovima kako bi pružili zaštitu od pregrijavanja aparata. Toplotni osigurači obično se isporučuju u aksijalnom ili radijalnom pakiranju, iako su neki toplinski osigurači sada dostupni kao čipovi.

Toplotni osigurači djeluju na sličan način kao i električni kartušni osigurači; kada uvjeti premaše određeni limit, krug će biti prekinut. Kod toplinskih osigurača, limit se temelji na temperaturi. Toplotni osigurači obično sadrže malu kuglicu u sebi ili imaju tanki komad žice koji se topi pri određenoj temperaturi. Kada se kuglica ili komad žice otope, krug se prekida. To se naziva ‘pucanjem’ ili ‘izgaranjem’. Većina toplinskih osigurača je jednokratna i nije obnovljiva. Nakon što se kuglica ili komad žice otope, toplinski osigurač trebat će zamijeniti prije nego što ponovno možete koristiti svoj uređaj. Obnovljivi osigurači dostupni su, ali obično imaju veći početni trošak od jednokratnih pandana. Za obnovljive osigurače, kada se rastopi vosak unutar njih, krug je prekinut. Međutim, kako se uređaj hladi, vosak će se ohladiti i stvrdnuti. To će ponovno zatvoriti krug i vaš uređaj može ponovno raditi.

Toplinski osigurači koriste se kako bi zaštitili aparate od pregrijavanja i mogu se pronaći u domaćim i industrijskim primjenama. To su sigurnosni uređaji koji pomažu u sprječavanju požara. Primjerice, toplinski osigurači mogu se naći u sušilicama za kosu, perilicama za rublje i aparati za kavu.

Svi toplinski osigurači imaju ocjenu temperature držanja i ocjenu temperature funkcioniranja. To su ključna mjerenja koja treba uzeti u obzir prilikom odabira odgovarajućeg toplinskog osigurača za vašu primjenu. Temperatura držanja, obično izražena u Celzijusima, određuje pri kojoj temperaturi osigurač može neprekidno raditi bez puštanja. To je granica sigurnog raspona temperature za osigurač. Temperatura funkcioniranja najniža je ocjena temperature (također u Celzijusima) pri kojoj će toplinski osigurač puknuti i krug će se prekinuti.

Pico subminijaturni osigurač

Pico osigurač je subminijaturni osigurač s aksijalnim olovom koji se nudi u verzijama s brzim djelovanjem i s vremenskim odmakom. Oznake napona Pico osigurača obično se kreću od 32 volta do 250 volti izmjenične struje s najčešćim osiguračima na 125 volti izmjenične struje. Radijalni vodiči dostupni su u nekim Pico serijama osigurača savijanjem aksijalnih vodova u položaju prema dolje. Pico osigurač obično ima UL priznanje i CSA odobrenje. Dostupne su i MIL Spec verzije Pico osigurača. Pico osigurači široko se koriste u područjima komunikacija, perifernih uređaja računala, potrošačke elektronike, energetike i rasvjete, industrije, sigurnosti, avionike i drugih područja.

Wickmann osigurač

T250 250ma 250 V PCB osigurač tvrtke Wickmann. brzina: T = sporo djelujuća Wickmanova serija:

Tijekom 1960-ih i 1970-ih minijaturizacija elektroničkih uređaja stvorila je aksijalni Picofuse i radijalni Microfuse. S tehnološkim napretkom, popularni TR5 osigurač koji štedi prostor predstavljen je 1980-ih, a nedavno je Wickmann predstavio “SM” seriju osigurača za površinsku montažu koji su koristili patentiranu tehnologiju spajanja elemenata. 0.040A do 6.3A

SMD osigurači:

SMD (Surface Mount Device) osigurači su montirani na površinu tiskane ploče. Oni su kompaktni i često se koriste u modernoj elektronici s visokom gustoćom komponenata.


Resetabilni osigurači

Resetabilni osigurači, također poznata kao PPTC osigurači (polimer, polifaza, termički osjetljiv osigurač) ili “samoponovljivi” osigurač, specifičan je tip osigurača koji reagira na promjene temperature kako bi zaštitio električne krugove. Evo nekoliko ključnih informacija o resetabilnim osiguračima:

Princip Rada: Resetabilni osigurači koriste polimerne materijale koji imaju termički osjetljive karakteristike. Kada struja premaši sigurnu razinu ili dođe do pregrijavanja, polimer se zagrije i mijenja svoje fizičko stanje, povećavajući električni otpor i prekida strujni krug.

Samoponovljivost: Nakon što se resetabilni osigurač aktivira i prekine strujni krug, vratit će se u svoje prvotno stanje kada se temperature normaliziraju. To znači da je osigurač “samoponovljiv” i može se koristiti više puta.

Primjene: Resetabilni osigurači često se koriste u raznim elektroničkim uređajima i napajanjima gdje je potrebna zaštita od preopterećenja i kratkih spojeva. Također se mogu koristiti u telekomunikacijskim sustavima, napajanjima računala te u automobilskoj i industrijskoj elektronici.

Specifikacije: Resetabilni osigurači dostupni su u različitim veličinama i radnim karakteristikama. Važno je odabrati odgovarajući osigurač koji odgovara specifičnostima električnog kruga i uređaja.

Usporedba s Konvencionalnim Otpornim Osiguračima: Za razliku od konvencionalnih otpornih osigurača koji se moraju zamijeniti nakon aktivacije, resetabilni osigurači eliminiraju potrebu za stalnom zamjenom. To čini ove osigurače praktičnijima u nekim primjenama.
Osiguranje Pouzdanosti Sklopa: Resetabilni osigurači igraju ključnu ulogu u održavanju integriteta električnih krugova tako što štite od preopterećenja i kratkih spojeva, čime se osigurava siguran rad povezane elektronike.

Koraci za Zamjenu: Ako resetabilni osigurač izgubi svoju funkcionalnost, važno je zamijeniti ga odgovarajućim modelom prema specifikacijama proizvođača kako bi se održala sigurnost i pouzdanost električnog sustava.

Resetabilni osigurači su ključni elementi u održavanju sigurnosti električnih sustava. Pri odabiru i zamjeni, važno je pridržavati se specifikacija proizvođača i osigurati kompatibilnost s električnim krugom.

HBC osigurači

HBC osigurač je osigurač dizajniran da izdrži veću struju od nazivne vrijednosti osigurača bez pucanja ili lomljenja.

Osigurač nominalne vrijednosti od 100 A, primijenjen na motor, na primjer, trebao bi pregorjeti (s topljivom karikom koja oslobađa strujni krug tako što postaje prekid u krugu) nakon što struja prijeđe 100 A. Brzina kojom osigurač pregori može biti brza ili spora. Spori osigurači koriste se tamo gdje blaga prekomjerna struja ne utječe negativno na zaštićeni strujni krug, ali se mora zaštititi od kontinuirane prekomjerne struje. Ovo je jedna od strategija za izbjegavanje ‘neugodnog’ pregorjevanja osigurača i daleko sigurnija od prekomjerne struje pregorjevanja osigurača. Brzi osigurači trebali bi pregorjeti u trenutku kada struja premaši nazivnu struju, što bi trebalo odabrati da omogući siguran rad strujnog kruga, ali pregorjeti prije nego što se pojave struje koje oštećuju komponente. Neuspjeh da se osigura da osigurač pregori bez oštećenja strujnog kruga, ali i dalje omogućuje normalan rad pri krajnjim dopuštenim strujama, znak je lošeg dizajna kruga ili lošeg izbora osigurača.

HBC osigurači (visoka prekidna struja), koji se nazivaju i HRC (visoka prekidna struja), osigurači su dizajnirani da prekinu strujni krug, a da se sami ne prekinu, pri strujama mnogo većim od nazivne struje udara. Budući da osigurači obično rade zagrijavanjem elementa za spajanje od struje, prekomjerna struja može biti stotine do stotine tisuća puta veća od nazivne struje udarca. Ako kućište osigurača pukne pod pritiskom isparenog metala ili rasprši otopljeni metal iz puknutog kućišta pod tlakom pare, to može stvoriti opasnost, kako od letećih krhotina i opeklina za osoblje, tako i mogućnost da tečni metali izazovu dodatna oštećenja kruga, uključujući stvaranje novih kratkih spojeva.

Automatski osigurači (Circuit Breakers):

Automatski osigurači su prekidači koji se automatski vraćaju u položaj “ON” nakon što se riješe problemi. Koriste se u mnogim električnim sustavima za zaštitu od preopterećenja.



Osigurač nije jedini uređaj za zaštitu kruga koji dizajneri koriste. Postoje i drugi pasivni uređaji koji pružaju druge oblike zaštite ograničavanjem, blokiranjem, ranžiranjem ili “preprekom” prekomjernih strujnih ili naponskih udara. Međutim, nijedan od njih ne nudi jasno i nepovratno prekid struje osigurača. Oni ne zamjenjuju funkciju osigurača, ali se mogu koristiti tamo gdje osigurač nije odgovarajuća zaštitna opcija ili kao dopuna djelovanja osigurača gdje to ima tehničkog smisla. Među ostalim dobro poznatim zaštitnim sklopovima su:

Varistor metalnog oksida (MOV)
Termistor s pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC).
Dioda za suzbijanje prijelaznog napona (TVS).
Cijev s izbojem plina (GDT)
Polimerni PTC resetirajući osigurač

Poput osigurača, svaki od njih ima ulogu u pružanju zaštite strujnog kruga, ali osnovni prekid strujnog kruga, topljivi umetak zadržava svoju ulogu i funkciju u mnogim izvedbama zbog svoje kombinacije karakteristika uključujući dosljednost, izravno djelovanje i nepovratnost.

Elektrolitski kondenzator

Elektrolitski kondenzatori se u osnovi proizvode od vodljivih soli u elektrolitskoj otopini. Aluminijske elektrode koje se koriste imaju tanku oksidacijsku membranu. Najčešća vrsta su polarizirani kondenzator mada postoje i bipolarni elektrolitski kondenzatori čije su obje ploče su presvučene oksidom i upotrebljavaju se na primjer u skretnicama za zvučničke kutije.

Primjena: Filtar za glađenje napona, sklop za odmjeravanje vremena, spajanje niskofrekventnih signala, itd. Jeftin, pristupačan, dobar za akumuliranje energije. Nije previše precizan, beznačajnih električnih svojstava, ima karakteristiku curenja ili propuštanja struje, smanjivanje vrijednosti kapaciteta s vremenom, nije pogodan za uporabu u visokonaponskim sklopovima, dostupan ili u vrlo malim ili vrlo velikim vrijednostima u µF.

                                                          

                        

Može eksplodirati ako se nazivni radni napon prekorači ili je polaritet obrnut, stoga budite pažljivi. Kada koristite ovu vrstu kondenzatora u nekom od svojih projekata,  iskustveno pravilo je izabrati onaj koji je dvaput veći od izvora napona.

Na primjer, ako je napon vašeg izvora napajanja 12 volti izabrat ćete kondenzator nazivnog napona od 24 volta. Ovaj tip kondenzatora je prešao dug put i karakteristike su mu se neprestano usavršavale. On je i uvijek će biti sve vremenski favorit; sve dok se ne pojavi neki bolji i zamijeni ga. Ali, ne vjerujem da će se to dogoditi uskoro; polarizirani kondenzatori se puno koriste u gotovo svim vrstama uređaja i potrošačke elektronike.